Elements and Experiments of Shenzhen Continuous Operating Reference Stations (SZCORS) System

Real-time kinematic GPS precise positioning has been playing an increasing role in both surveying and navigation. Based on the city’s fibre LAN network, Shenzhen Continuous Operating Reference Stations (SZCORS) system has been established and consists of GPS reference stations, system control center, user’s data center, and real-time datacom network. The SZCORS system provides users the real-time centimeter positioning or post-processing millimeter positioning. This paper makes discussion on the structure of SZCORS system. Some experiments have been made to test the usablity, and then the data has been analyzed.

基于铁路带状北斗CORS的网络RTK测量精度分析

为研究和拓展北斗导航系统在铁路工程测量中的应用,利用BDS系统技术优势解决山区铁路测量定位难题。基于某山区铁路建立带状北斗连续运行参考站系统(以下简称“北斗CORS系统”)和高精度位置服务云平台。采用国产多星多频测量型接收机进行控制点数据采集工作,分别对比基于北斗CORS系统的单BDS、单GPS以及GNSS混合星历网络RTK观测数据以及传统基站形式的RTK观测数据的测量精度。结果表明:(1)铁路带状北斗高精度位置服务云平台网络RTK定位功能稳定可靠;(2)基于北斗CORS系统的网络RTK测量方法仅需进行高程曲面拟合,按3s采集的成果精度即可满足铁路测量规范中网络RTK中线测量、断面测量、施工放样、像控测量的精度要求,测量时应尽量采用同类型的设备并采用同精度观测方法以保证重复测量精度,也可通过增加观测时长、在局部区域利用既有高程控制点做高程校正的方式提高测量精度;(3)基于北斗CORS系统的网络RTK测量平面和高程内符合精度限差可分别设定为1.7 cm和2 cm,外符合精度可分别设定为2.2 cm和5 cm。

河南地矿CORS省域地面沉降监测与机理分析

为了进一步研究省域尺度范围地面沉降,分析河南地矿CORS省域地面沉降的监测方法与其形成机理:针对河南省地面沉降分布特征,采用河南省地质信息连续采集运行系统(HNGICS)的62个基准站数据,时间序列为2012—2019年,获得国际地球参考框架下无净旋转条件的河南省三维速度场;然后分解三维速度场获得河南垂直速度场,发现河南省地面沉降呈现“西稳东沉”的现象,开封附近出现沉降漏斗;最后将河南省地质图、河南省耕地面积占比、河南省年均降雨量与沉降等值线对比分析。结果表明:不同地质条件下,河南省地面沉降分布于豫东地区的第四系冲积层,而相同地质条件下,耕地占比和区域年均降雨量是地表差异性沉降的主要原因,如豫东地区耕地约占总面积的70%,地下水用于农业灌溉是豫东平原出现沉降漏斗的主要原因。

天线整流罩对GNSS观测值与定位精度影响研究

当前大部分城市为保护卫星连续运行参考站(CORS)系统基准站天线安装了整流罩,但天线整流罩对观测值以及基准站坐标影响的研究仍显不足。为解决基于广州CORS(GZCORS)的网络RTK高程测量存在较大偏差的问题,基于2016—2021年观测站数据,以及拆除基准站天线罩前后的观测数据质量与定位效果相关分析,对天线整流罩对GNSS观测值与高程定位精度的影响进行了深入探究,并分别进行了静态仿动态和城市车载动态定位测试验证。研究结果显示,天线整流罩在一定程度上会增加原始观测值的多路径效应影响,降低约10%的数据可用率,并对基准站高程定位结果产生1~14 cm的系统性偏差,进而影响用户RTK高程定位效果。定位结果显示,拆除基准站天线罩后,基于GZCORS的RTK水平定位均方根误差(RMS)为1 cm左右,高程定位精度RMS为2 cm左右;城市场景下车辆动态定位精度RMS为15~20 cm,满足车道级定位性能。

北京市基准站北斗三号卫星数据质量评估

为分析北斗三号卫星导航系统(BDS-3)各频点数据在北京范围内的数据质量差异,本文使用自研全球卫星导航系统(GNSS)数据质量分析软件,从周跳比、信噪比、数据完整率、多路径效应等指标对测站进行了统计分析,对北京连续运行参考站系统(CORS)多个测站的BDS-3各频点观测数据进行质量评估。实验结果表明:BDS-3各频点均具有良好的一致性,各频点数据完整率大致相当,新增的B2a信号信噪比明显高于B1C信号,北京地区倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星数据完整率和多路径等指标质量优于中圆地球轨道(MEO)卫星等。

BDS对天津不同强度降雨的响应研究

为了进一步提升全球卫星导航系统(GNSS)探测大气水汽信息进行短临极端天气预警预报的精度,进行北斗卫星导航系统(BDS)对天津不同强度降雨的响应研究:选取天津市多个连续运行参考站(CORS),基于天津市2023年8月1日至23日发生的多次降雨,使用北斗卫星导航系统(BDS)数据反演大气可降水量(PWV);并研究其对不同强度降雨的响应机制。结果表明,以第五代大气再分析数据集(ERA5)探测的PWV作为参考值,BDS PWV的标准差(STD)和均方根(RMS)误差均小于2.86 mm,其精度与全球定位系统(GPS)反演的PWV相当;不同强度降雨发生前,PWV均快速陡增且其增量与降雨强度呈正相关;利用PWV的持续增加时间阈值10 h与其增量阈值20 mm,可对天津市不同强度降雨实现有效预测,对强降水尤其极端强降水事件的预警具有重要意义。

惠州市国产北斗化平台实时定位精度测试分析

惠州市连续运行卫星定位服务系统(HZCORS)在2022年完成了国产北斗化升级改造工作,实现了基准站接收机全面支持北斗三号卫星导航系统即北斗三号(BDS-3)数据,且新的国产北斗化平台(简称“新平台”)具备支持北斗三号数据兼容其他卫星系统数据的处理能力,并支持实时播发1985国家高程(简称“85高”)。作为惠州市现代测绘基准体系的重要支撑,新平台投入使用前的测试显得尤为重要。测试结果表明:①新平台平面和高程的实时定位精度较以往有所提高。②新平台分别使用惠州市似大地水准面模型和广东省似大地水准面模型采集得到的高程成果,契合度均较好。③新平台的平均时间可用性为96.48%,优于规范指标的95%。

厦门市台风事件CORS站网数据水汽反演及分析

针对厦门市3次台风事件,利用厦门市连续运行参考站(CORS)的GNSS观测数据,使用PANDA软件进行解算,反演出大气可降水量(PWV),将获取的ERA5再分析数据与反演出的PWV数据进行对比分析,在此基础上分析厦门市受台风影响期间GNSS-PWV变化特征与实际降雨量的关系.结果表明:PWV与ERA5数据具有较好的一致性;GNSS反演PWV具有较高的精度;GNSS-PWV能够较好地反映台风期间水汽的时空动态变化过程,其与降水量之间呈现出明显的相关性.

昆明CORS整合及升级设计与建设

本文主要介绍了昆明市卫星定位综合服务系统(KMCORS)整合和升级建设的背景、设计思路、建设内容和建设成效。项目对已有的两套CORS系统进行整合和升级,建设覆盖昆明全市域的基准站网,融合多个品牌接收机观测数据,实现多部门基准站观测数据的共享。KMCORS整合及升级后,全面支持北斗卫星导航系统,覆盖范围更广、精度更高,面向社会公众可实现线上一站式的管理和服务。同时,构建第一个城市连续运行参考站系统(CORS)监测运行体系,实现对CORS运行状态的全天候监测。项目的建设方法和过程,可为其他城市CORS升级改造提供参考。

《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》内容解析

北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主研发、独立运行的卫星导航系统,随着北斗三号系统的建成,BDS开始为全球用户提供连续、稳定、可靠的服务,包括提供实时动态厘米级、事后静态毫米级定位增强服务,其精度能够在铁路工程领域实现对国外卫星系统的替代。Q/CR 9163—2023《铁路工程北斗卫星导航系统测量技术规程》在全面总结BDS在我国铁路应用实践的基础上,提出基于北斗连续运行基准站网的铁路工程现代精密控制测量体系,明确利用BDS进行控制测量、动态测量、变形监测的技术要求;对规程进行深入解读,分析铁路北斗卫星导航测量的技术背景及研究现状,对标准内容进行深入阐述。研究表明,该规程系统反映BDS在铁路工程测量领域的应用方向,实现铁路工程领域基于卫星定位测量工作的独立自主,为BDS在铁路工程测量领域的应用与推广提供技术支撑。

区域GNSS高精度电离层建模研究与应用

为了更精确地描述电离层变化,实现区域性实时电离层建模,基于区域连续运行参考系统(CORS),通过对比分析载波相位观测值直接计算的电离层延迟和相位平滑伪距计算的电离层延迟的精度,将精密单点定位(PPP)事后计算的电离层延迟当作真值,以穿刺点代替格网点,提出基于向量基(VIM)和GIMM的内插方式。将电离层产品和相位平滑伪距电离层产品进行约束PPP,并与传统无电离层组合进行比较分析,结果显示VIM的内插精度最高,在不同区域范围内的稳定性更强。与传统PPP进行对比,区域性实时电离层产品对收敛速度有很大提升,E方向的收敛速度提升了90%,相对相位平滑伪距电离层产品提高12%,在E定位精度上提高7%,有效改善了实时高精度电离层延迟模型,可用于提高精密单点定位PPP的收敛速度。

多模网络RTK性能分析及在城市地形控制测量中的应用

为了研究基于BDS系统的多模CORS(Continuously Operating Reference System)网络RTK定位性能,本文在全球定位系统(GPS,Global Positioning System)的基础上融合BDS系统与GLONASS(Global Navigation Satellite System)系统,分别构建GPS/BDS双星CORS系统与GPS/BDS/GLONASS三星CORS系统,通过对比与分析双星系统与三星系统观测数据的解算精度,得出的结论为:双星CORS系统的内符合精度、外符合精度与时间序列精度较三星系统均更高,同时,双星系统、三星系统的平面精度要大于高程精度。将双星CORS系统应用于城市地形测绘中的控制测量中,结果表明,双星CORS系统能够在保证数据精度的前提下,提高外业作业效率。

省级区域CORS标准化运行维护技术研究

本文基于湖北省北斗地基增强系统运行维护实际经验和故障情况统计分析,从坐标框架维护、基准站维护和观测数据维护三方面展开讨论。首先,采取频率为每年一次的全网坐标更新,保持坐标框架的稳定;其次,针对基准站的维护,设定每个基准站的全年巡检频率为2~3次,并对电力故障及网络故障等常见故障进行预防和处理;最后,在数据维护方面,每年进行数据质量分析,确保数据利用率及多路径效应等技术指标满足要求。结果表明,本维护策略的实施,能够确保湖北省北斗地基增强系统全年可利用率保持在95%以上,全年正常运行率达到98%以上。这些经验和方法为湖北省北斗地基增强系统的稳定运行提供有力保障,也可为其它省级区域基准站网的运行维护提供参考。

云南省卫星定位基准站网速度场分析

利用云南省卫星导航定位基准站网系统(YNCORS)2016至2020年近5年99个基准站观测数据,采用GAMIT/GLOBK软件处理,解算得到了基准站的坐标时间序列和不同框架下的速度场。结果表明,云南省基准站ITRF2014框架下东方向平均运动速度31.84 mm/a,南方向平均运动速度为13.09 mm/a,整体运动方向为东偏南方向。以欧亚板块为运动背景场框架下的东方向平均运动速度6.83 mm/a,南方向平均运动速率3.91 mm/a;滇西南运动速率较小并且有着左旋的趋势,滇西区域运动速率较大并且明显存在着右旋的趋势。

基于北京2000坐标系的CORS应用

针对北京2000坐标系推广应用的现状,在研究建立推广应用机制的基础上,详细分析了北京2000坐标系启用对北京市连续运行参考站(CORS)服务系统的影响,并提出CORS系统直接播发北京2000坐标系的技术方法,解决了北京2000坐标系与CORS系统的应用结合问题,在提升北京市CORS服务系统的应用水平和能力同时,为北京市规划、建设与发展提供高精度、多功能、应用便捷的城市基准保障。

一种CORS移动安全接入方法:以GDCORS为例

针对连续运行卫星定位导航服务系统(CORS)开展移动信息化应用面临的各种风险,广东省国土资源测绘院通过建设测绘地理信息系统移动安全接入平台,对广东省连续运行卫星定位服务系统(GDCORS)开展国产商用密码升级改造,采用国家批准的密码算法和密码模块,完善信息传输、数据存储和业务处理过程中的数据加密、数字签名、身份认证、权限验证、数据完整性验证等数据保护功能,实现了基于国产商用密码技术的连续运行卫星定位导航服务系统移动安全接入。在保障广东省时空数据安全、自主、可控的前提下,广东省连续运行卫星定位服务系统可通过移动安全接入平台提供安全可靠的互联网坐标基准实时服务。

昆明CORS观测数据的质量评价与分析

连续运行参考站(Continuously Operating Reference Stations, CORS)系统观测数据的质量直接影响其网络差分定位(Network RTK,NRTK)服务的性能,因此,有必要对其进行评价与分析。本文利用TEQC(Translation Editing and Quality Checking)软件对昆明市卫星定位综合服务系统(简称KMCORS)22个基准站,2015—2020年共计6年的观测数据进行了质量评价,结果表明:KMCORS全部基准站历史观测数据所有评测指标合格,各基准站观测条件良好、数据质量优异,可继续服务于昆明市现代测绘基准体系建设。

基于CORS的高程参考框架的动态监测与维护

通过InSAR技术对山东省地表形变监测发现,黄三角、鲁西南等地区地表沉降明显,这些地球形变的发生,使测绘基准成果的可靠性变差,严重影响了测绘基准的应用服务。高程参考框架本身也是动态的,开展高程参考框架的动态监测与维护是必要的。通过对CORS站网2015—2019年的连续观测成果进行精细处理,2019年开展对CORS站、B级和C级点、水准点进行二等水准观测,通过2015年、2019年两期水准成果检核CORS站点正常高值,探索出一种基于CORS实现对大地高程参考框架的动态监测与维护的新方法,通过研究还发现,大多数水准点发生了沉降,少数水准点发生了抬升,CORS和水准的数据成果也验证了InSAR对地表形变的监测结果。

GDCORS和粤港澳大湾区似大地水准面在验潮站水准点高程测定中的应用

基于广东省陆海一体现代测绘基准体系建设成果,以江门市沿海的5个验潮站水准点作为试验点,同时在试验点周边选取4个高程控制点作为检核点,分别从高程和高差两个方面进行全球导航卫星系统(GNSS)静态高程测量替代国家三等、四等水准测量的误差对比分析,探究GNSS静态高程测量在不同观测时长下的精度情况。试验结果表明,在结合广东省连续运行卫星定位服务系统(GDCORS)和粤港澳大湾区高精度似大地水准面模型的情况下,对沿海地区验潮站水准点进行2和4 h以上的GNSS静态高程测量分别可以达到国家四等和三等水准测量的精度要求,此试验为其在广东省海洋测绘领域应用提供了价值参考。

浙江省区域基准框架维持研究

为了实现浙江省区域2000中国大地坐标系统厘米级动态维持,提出一种基准框架维持方法:采用加米特(GAMIT)/格洛布克(GLOBK)软件处理82个卫星导航定位连续运行基准站(CORS)10 a的观测数据获得高精度的站点坐标和速度;然后提出趋势面插值模型建立15′×15′的格网速度场,进行板块运动改正;最后采用赫尔默特方法和国际地球参考框架(ITRF)公开的14个转换参数实现不同框架和历元的转换。结果表明,浙江省整体呈现由西北至东南方向的运动趋势;平均速度东和北方向分别为33.9、-10.4 mm/a;趋势面法拟合中误差最优为0.46、0.41 mm/a;从浙江区域ITRF2014(2 022.0个历元)到2000中国大地坐标系统的转换精度优于1.4 cm。