东莞市城乡规划CORS动态定位服务系统的建立与应用

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文章编号: 0494-0911( 2013) 06-0061-04 中图分类号: P208 文献标识码: B
东莞市城乡规划CORS 动态定位服务系统的
建立与应用
陈明辉1，陈颖彪2，冯志新2，麦雅湛2
( 1． 东莞市地理信息与规划编制研究中心，广东东莞523129; 2． 广州大学地理科学学院，广东广州510006)
Establishment and Application of Dynamic Positioning Service
System Based on CORS in Dongguan City
CHEN Minghui，CHEN Yingbiao，FENG Zhixin，MAI Yazhan
摘要:随着信息技术的发展及国民经济和社会发展信息化进程的加快，城乡规划与管理的方法向高度依靠信息和技术的智能性
方式转化。利用多基站网络RTK 技术建立的连续运行参考站系统已成为GPS 应用的发展热点之一。东莞市城乡规划CORS 动态
定位服务系统能高效、精确地应用于各种测绘工作的基础和现代化的规划地理信息管理，从而满足城乡规划、建设、管理、环境监
测、防灾减灾、交通监控等多种现代信息化管理的社会需求。
关键词:CORS; GPS; RTK; 东莞市
收稿日期: 2013-01-04
基金项目: 国家科技支撑计划课题( 2012BAH32B03) ; 国家自然科学基金( 41071078) ; 教育部人文社科规划基金( 11YJAZH016) ; 住房和
城乡建设部科学技术项目( 2012-K8-42)
作者简介: 陈明辉( 1978—) ，男，湖南东安人，博士，高级工程师，主要从事地理信息系统与遥感研究及应用工作。
通信作者: 陈颖彪
一、引言
随着信息技术的发展和国家的信息化进程进一
步加快，城乡规划与管理的方法也向高度依靠信息和
技术的智能性方式转变［1-3］。近几年来，连续运行参
考站系统( continuously operational reference system，
CORS) 逐步成为城市数字基础设施的重要组成部分，
为用户提供精确的三维定位服务［4-7］。目前，国内多
个城市，如广州、韶关、武汉等均已建成CORS 系
统［8-9］。东莞市规划动态定位服务系统是将现代卫星
定位、计算机网络、数字通信等技术进行多方位、高深
度集成的结晶。作为东莞市规划测绘的基础设施，它
首先立足于高效、精确地服务规划工作中各种测绘工
作的基础和现代化的规划地理信息管理，进而满足城
乡规划、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控等
多种现代信息化管理的社会需求。
二、东莞市城乡规划CORS 动态定位服务
系统简介
1． 系统概况
东莞市规划动态定位服务系统是东莞规划系统
的市级连续运行参考站网络系统，它在设计与定位上
不仅能够成为东莞市管线规划审批、竣工测量、动态
更新机制的规划定位测量数据平台，更能为未来东莞
规划系统现代化、数字化的测绘工作，以及东莞数字
城市提供高精度、连续的时间和空间基准，并可向气
象、导航、时间、灾害预报等部门提供各种数据服务。
根据目前东莞规划的定位技术需求，东莞市管线
定位与管理综合服务系统将为管线定位普查测量工
作提供高精度的差分信息，大大提高管线普查工作的
测量定位的精度和效率，为管线的规划审批、竣工测
量、动态更新提供实时监控和数据管理信息，同时为
日常的规划测量工作提供高精度、便捷的数据基准。
此外，依托东莞市管线定位与管理综合服务系统基础
平台，建设B/S 架构的运行与维护系统，通过该系统
平台实现东莞市管线定位与管理综合服务系统运行
与维护三位一体，即基站、控制中心与流动站的管理
模式，并通过灵活配置，为不同类型、不同角色的用户
提供基于Google 地图等图文一体化的位置定位服
务，为实现系统由单纯的城市规划测量应用向城市规
划数字城市应用的拓展做好软件基础工作。
2． 系统原理与结构
( 1) 系统结构体系
CORS 建立在GNSS 硬件等技术平台之上，它将
尖端科技领域的卫星定位技术和地理信息技术、通
信技术，以及先进的软件开发技术有机地结合在一
2013 年 第6 期 陈明辉，等: 东莞市城乡规划 CORS 动态定位服务系统的建立与应用 61
起，为用户提供了全新、透明、可视、实时的测量服
务。根据系统功能的要求，本系统由如下几个单元
组成: GNSS 基站、网络系统、用户系统，图1 为整个
系统的原理图。
图1 系统结构体系
( 2) 系统点位分布
CORS 基准站选址设计是CORS 系统整体技术
设计的一项重要内容，关系到整个CORS 系统是否
能良好运行。对东莞市东城、虎门、桥头及凤岗4
个地点进行了实地踏勘，考察了基准站观测环境及
电磁干扰情况，以及网络的通信情况。还对各基准
站设计点位进行了24 h 观测，并由广州南方测绘仪
器有限公司进行了数据分析及GNSS 观测环境的评
估。最终确定系统点位分布如图2 所示。东莞有4
个基站，分别是: 东城、桥头、虎门、凤岗; 广州1 个基
站: 黄埔。基站全面覆盖东莞市范围，平均基站距
是42． 2 km，最长基线距离是68 km( 黄埔—桥头) ，
最短基线距离为25 km( 东莞—虎门) ，网内覆盖面
积超过2400 km2。
图2 系统点位分布
基准站的观测墩建设工程后，便对基准站观测
室进行设计; 然后按照统一标准在东城、虎门、桥
头、凤岗4 个单位的房间内安放了基站设备( 东城
站的基站设备安放在控制中心) ，完成仪器的安装
及网络调试; 最后完成CGCS2000 与珠区坐标系之
间参数的求取，同时进行了相应测试。
三、数据处理与控制中心建设
1． 数据处理
该功能主要是对各基准站采集并传输过来的
数据的质量进行分析和评价，并利用这些数据建立
综合改正误差模型，形成以标准RINEX、RTCM 或
CMR 统一格式的差分修正数据。此外，对各基准站
的数据按照文件/目录方式存储，并提供网络数据
下载服务。数据处理功能及实现方式见表1。
表1 数据处理功能的实现方式
软件名称实现功能数据输出格式说明
NRS RTK 实时计算和服务、数据存储CMR、RTCM、RINEX 等主计算软件
MSSQL Server 数据库系统存储系统数据
DGCORS-WEB 数据的网络下载、网络用户管理RINEX 网络主页
2． 控制中心建设( NRS)
NRS( network reference station) 系统是广州南方
测绘仪器有限公司自主研发的一套商用型连续运行
参考站系统。该系统是目前国内唯一能提供网络
RTK 服务的国产高端CORS 系统。NRS 集数据传输、
数据管理、数学建模与流动端用户管理等功能于一
体，提供了一整套网络RTK 解决方案。系统控制中
心( NRS) 是整个CORS 系统的神经中枢。NRS 主要
由内部网络、数据处理软件、服务器和外部网络等组
成，并通过SDH 光纤专线实现与基准站间的有线连
接，通过路由器实现内网服务器与外网服务器的数据
通信。系统控制中心经调试后已投入使用，设计主要
功能有:① 数据处理，该功能主要是对各基准站采集
并传输过来的数据质量进行分析和评价，并对这些数
据进行多站数据综合和分流，建立系统综合误差模
型，进行RTK 实时计算和服务、数据存储; ② 系统监
控，该功能主要是对各基准站设备状态、正常性进行
监测管理;③ 信息服务，该功能用于建立网络RTK 和
DGNSS 服务平台，向东莞市各镇区提供实时定位服
务; ④ 网络管理，整个数据中心系统由局域网
62 测 绘 通 报 2013 年 第6 期
( LAN) 、广域网( WAN) 和因特网( Internet) 连接形成，
作为网络中心，内部网络与外部网络物理隔离，以提
高整个系统的网络安全性; ⑤ 用户管理，该功能主要
是指系统控制中心对所服务的各类用户进行管理，如
用户登记、注册、撤消、查询、权限管理等。
四、系统评测与性能指标体系
1． 数据联测与精度测试
数据处理及坐标联测工作主要包括外业数据
采集、内业数据处理，旨在构建起统一的坐标框架
系统［10］。其中主要内容包括: ① 基准站网与IGS
国际永久跟踪站的联测; ② 基准站网与国家平面控
制网的联测; ③ 基准站网与东莞市地方独立坐标系
的联测。如图3 所示。
系统运行测试主要是指使用RTK 流动站进行
测试，具体包括系统性能测试、定位精度测试、空间
可用性测试、时间可用性测试、定位服务的时效性
测试，以及接收机的兼容性测试等工作，数据中心
运行南方公司NRS 系统软件，移动端采用S82T、
S86T RTK 设备，通信采用GPRS /CDMA 方式。在全
部系统集成工作结束后，系统进入最终调试、测试
阶段，分别进行了GNSS 信号线测试( 存储GNSS 数
据，分析两根线缆信噪比) 、基准站坐标解算确认
( 对基准站进行高精度ITRF 框架坐标解算) 、RTK
可用性测试( 测试网络RTK 在24 h 内的工作状况，
对系统进行完备性检核) 、精度测试( 通过流动站观
测对全市范围内一定分布的多个静态点进行连续
观测进行内、外精度符合测试) 。测试结果见表2。
图3 数据联测
表2 精度测试结果
序号点名
观测
卫星颗数
初始化
时间/s
内符合精度/m 外符合精度/m
x y h x y h
1 东坑长安塘15 /14 16 /32 0． 012 0． 014 0． 015 0． 006 0． 012 0． 011
2 大朗乌石岭13 /12 35 /36 0． 018 0． 004 0． 003 0． 018 0． 020 0． 038
3 黄江独顶山15 /14 23 /30 0． 002 0． 008 0． 002 0． 033 0． 004 0． 036
4 常平雄狮酒店18 /17 15 /20 0． 003 0． 004 0． 011 0． 005 0． 015 0． 007
5 石排水贝20 /19 16 /18 0． 004 0． 002 0． 007 0． 02 0． 015 0． 023
6 东莞规划局16 /16 18 /22 0． 004 0． 013 0． 007 0． 035 0． 010 0． 021
7 石碣榴花公园15 /15 22 /28 0． 003 0． 01 0． 006 0． 013 0． 005 0． 020
8 麻涌漳澎18 /17 15 /25 0． 001 0． 003 0． 007 0． 036 0． 033 0． 017
9 厚街新村12 /11 18 /26 0． 012 0． 005 0． 021 0． 013 0． 015 0． 018
10 道滘九曲18 /17 19 /26 0． 007 0 0． 003 0． 025 0． 010 0． 020
11 清溪九乡19 /18 18 /20 0． 009 0． 004 0． 014 0． 025 0． 020 0． 008
12 谢岗曹乐15 /16 23 /29 0． 004 0． 006 0． 002 0． 004 0． 016 0． 015
13 虎门独岗山12 /13 36 /30 0． 003 0 0． 009 0． 008 0． 020 0． 022
14 迎宾路15 /15 22 /26 0． 003 0． 004 0． 012 0． 031 0． 002 0． 023
东莞CORS 的精度评定可分为内符合精度评定
和外符合精度评定两类。前者是单次观测值均方
根误差，可以反映出定位结果的收敛情况; 后者又
可分为CGCS2000 坐标系外符合精度比较和城市独
立坐标系外符合精度，二者都需要精确的已知坐标
( CGCS2000 坐标或城市独立坐标系坐标) 。其中，
CGCS2000 外符合精度直接反映出系统快速或实时
定位的精度，城市独立坐标系外符合精度则与原已
知点精度、转换参数精度、系统定位精度三者有关。
2． 性能指标
指标测试的目的是评价DGCORS 定位精度、覆
盖范围等是否达到设计指标。精度测试主要是针
对高精度的定位进行测试。指标测试是DGCORS
的关键测试内容，主要包括可用性测试、精度测试
两大部分，系统性能指标见表3。
2013 年 第6 期 陈明辉，等: 东莞市城乡规划 CORS 动态定位服务系统的建立与应用 63
表3 系统性能指标
项目内容技术指标
覆盖领域定位
网络RTK 网内和网外30 km 以内
静态事后差分网内和网外30 km 以内
服务范围
导航陆上和海上导航，地理信息采集、更新
定位测绘、地籍、规划、工程建设、变形监测、地壳形变监测
系统精度
动态参考基准
地心坐标的坐标分量绝对精度不低于0． 1 m
基线向量的坐标分量相对精度不低于3 × 10 － 7
快速或实时定位水平≤3 cm 垂直≤8 cm
静态差分定位水平≤5 mm 垂直≤10 mm
导航水平≤5 m 垂直≤ 7 m
可用性
导航95． 0% ( 1 天内)
定位95． 0% ( 1 天内)
兼容性导航、定位RTCM2． X、RTCM3． 0、CMR Plus、RINEX
系统时间可用性是DGCORS 可用性指标的一
部分，在实时定位及导航中，日可用性应达到95%。
具体测试方法如下: ① 在DGCORS 实时动态网络的
覆盖范围内，任选多个已知点进行长时间( 约24 h)
的连续观测，采用率1 s，并连续记录原始定位结果;
② 根据已知点坐标，得到各历元定位结果的偏差
值，以原设计精度的3 倍为限差，统计超差观测值数
量; ③ 计算超差观测值数量占全部观测值数量的百
分比，若大于95% 则为合格，若小于95% 则为不合
格。系统空间可用性测试是DGCORS 可用性指标
的另一部分，即在达到精度指标要求的前提下，系
统可能的覆盖范围。该测试从两方面进行: 首先是
选择合适的已知点位置，在不同地点检测DGCORS
精度; 其次是进行车载试验，即将天线固定于车顶，
采样率设为1 s，车速40 ～ 80 km/h，记录最高等级的
定位结果，也可以得到DGCORS 的覆盖范围。
五、结束语
在东莞市建立了覆盖范围超过2400 km2 的4 个
永久性连续运行基准站，通过网络互联构成网络，
向系统覆盖区域内的用户提供各种不同精度的位
置和时间信息服务，实现了高精度、实时的定位，可
满足东莞市空间动态基准建设的需要，满足城市规
划管理中的管网普查、规划设计的需要，满足区域
内的工程建设( 公路、铁路、水利) 测绘的需要，满足
东莞市各镇区规划的需要。与此同时，为交通、地
震、气象、林业、农业、水利、公安等部门提供位置服
务和源数据服务，预留气象服务接口等。随着
CORS 服务系统的逐步普及，其功能将日益完善，应
用的领域将会不断扩大。CORS 将网络化引入到大
地测量中，为测绘行业带来了深刻变革并为现代社
会带来了新的空间服务模式。
参考文献:
［1］ 刘经南，刘晖． 连续运行卫星定位服务系统———城市
空间数据的基础设施［J］． 武汉大学学报: 信息科学
版， 2003， 28( 3) : 259-264．
［2］ 刘晖，时晓燕，杨沾吉，等． 深圳市连续运行卫星定
位服务系统的建立与试验［J］． 测绘通报，2003( 9) :
33-36．
［3］ 陈俊勇，张鹏，武军郦，等． 关于在中国构建全球导
航卫星国家级连续运行站系统的思考［J］． 测绘学报，
2007， 36( 4) : 366-369．
［4］ 刘文建，黄声享，林剑． CORS 系统组网方案探讨［J］．
测绘信息与工程，2006， 31( 2) : 44-46．
［5］ 黄育华，倪宏宇． CORS 服务网的技术研究［J］． 地理
空间信息，2008，6
( 1) : 34-36．
［6］ 郑立平． 港口镇单参考站CORS 系统建设及应用［J］．
测绘通报，2011( 1) : 43-45．
［7］ 陈中新，朱丽强． 基于CORS 系统的高精度GPS 观测
数据的模拟研究［J］． 测绘科学，2011， 36( 1) : 17-19．
［8］ 王齐林． 广州市CORS 系统的精度分析和应用［J］．
全球定位系统，2007， 32( 5) : 39-41．
［9］ 黄健，华磊，何燕． 新疆油田CORS 系统的建立与应
用［J］． 测绘通报，2012( 8) : 31-32．
［10］ 姜卫平，马强，刘鸿飞． CORS 系统中坐标移动转换
方法及应用［J］． 武汉大学学报: 信息科学版，2008，
33( 8) : 775-778．
64 测 绘 通 报 2013 年 第6 期
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