连续运行参考站网络应用20081218

中国连续运行参考站网络发展、问题与应用开拓武汉大学刘经南

中国·广州市

2009.4.81内容我国连续参考站网络发展现状当前CORS发展中的某些问题

连续参考站网络的应用开拓2我国CORS的现状和发展趋势连续运行参考站网络（ContinuouslyOperatingReferenceStations,CORS）基于网络的、动态连续地，同时也是实时、快速、高精度地获取空间数据和地理特征的现代信息基础设施之一由基准站（参考站）网、系统控制中心、呼叫中心、数据通信网、用户应用等子系统组成运用了有线和无线网络、GNSS、现代大地测量、地球动力学等技术和方法，涉及现代管理和服务等科学提供移动定位、动态连续的空间参考框架和地球动力学参数、位置和时间等服务3中国CORS建设现状我国已建和正建系统深圳东莞北京上海武汉成都昆明广东省重庆江苏省浙江省天津哈尔滨沈阳江西湖北广西省新疆河北4已建成和正建的CORS项目省级CORS已建成：广东省、江苏省（2006）建设中：江西省、河北省、河南省、浙江省、福建省、广西省、山西省、内蒙古规划中：湖南省、湖北省、山东省、四川省、海南省、辽宁省

5已建和正建的CORS项目城市级已建成：深圳、东莞、北京、上海、天津、成都（2）、重庆、武汉、昆明、南宁（2）、合肥、福州、广州（2）、哈尔滨、郑州、济南、青岛、苏州、南京、淄博……正建中：杭州、沈阳、兰州、嘉兴、宁波、温州、乌鲁木齐、呼和浩特……规划中：大连……6省级CORS的概要介绍全国31个省已有16个省份已建、正建或规划CORS参考站网建设项目参考站总数超过800个，平均每省数量在50个左右7面向区域服务的、面向行业服务的、面向专项任务服务的网络蓬勃发展更精确，更实时，更可靠，更方便,更广泛的服务精密静态定位，实时米级、分米级、厘米级乃至毫米级定位和位置服务，实时、近实时微秒级、纳秒级时间同步或传递服务，快速对流层气象参数服务……实现区域网络之间的、区域网络与行业网络之间的、区域行业与国家网络之间的联网，甚至实现全球各国网络的联网连续运行站网络的发展趋势一个行业网、省市区域网构成的覆盖全国的国家网一定能形成8当前CORS发展中的某些问题缺乏统一的建设标准城市CORS建设标准已初步形成，但省级、国家级系统的建设标准还属空白系统的维护和服务质量缺乏相关标准专业性特强系统的CORS建设标准。高动态、高精度、高实时性、大范围系统建设方案的研究与标准制定9当前CORS发展中的某些问题不同系统之间亟需政府、行业进行协调，提高基础设施的资源共享，有效地避免重复投资和重复建设。跨区域、跨部门的联网和资源共享的协调问题需要制定共享协议，解决数据共享策略、服务质量保障等问题适当冗余有利于系统的检核并提高系统可靠性坐标获取的简易化、大众化、精确化与保密性、安全性的矛盾10当前CORS发展中的某些问题

CORS系统动态框架的建立策略、数据处理策略、完备性监测等技术问题急需解决。浅表土层站、深层土层站，屋顶站和基岩站的周日、周月、周年的动态变化监测方案尚缺乏规范CORS实时定位服务完备性的概念、方法和技术等尚未完全建立区域动态框架的建立和维护方法尚未制定标准区域动态框架与静态框架（国家坐标系、地方独立坐标系）的转换关系尚未制定标准化的方法11连续参考站网络的应用开拓研究不同领域的特殊需求，建立各种服务子系统在服务子系统的基础上，建立行业的示范系统，形成领域服务标准典型实例与应用举例12CORS可提供的主要服务内容服务名称服务响应时间服务内容服务类型空间位置服务实时厘米级、分米级和米级的位置服务高级服务快速厘米级、分米级和米级的位置服务高级服务事后毫米级、厘米级的位置服务基本服务空间坐标基准服务实时或事后提供统一的空间坐标参考基准基本服务卫星轨道服务事后、快速提供卫星精密轨道参数高级服务时间服务事后、快速提供时间基准，授时、守时基本服务气象服务事后、快速提供大气湿分量，电离层参数等高级服务源数据服务事后、快速提供GNSS等原始观测数据基本服务其它服务快速、实时根据其它领域要求高级服务13CORS用户群落分析应用领域应用内容精度需求时间可用性时效性测绘工程测图、施工控制±0.01m～±0.1m12小时/365天准实时或事后形变监测地表及建筑安全监测±0.001m～±0.005m24小时/365天准实时或事后工程施工施工、放样、管理±0.01m～±0.1m24小时/365天准实时地理信息更新城市规划、管理±0.1m～±5.0m12小时/365天准实时线路施工及测绘通信、电力、石油、化工、沟渠、施工及竣工测绘±0.01m～±1.0m（取决于比例尺等）20小时/365天准实时地面交通监控车、船管理、自主导航±1m～±10m24小时/365天延时≤3s空中交通监控飞机进近与着陆±0.5m～±6m24小时/365天延时≤1s公共安全特种车辆监控、事态应急±1m～±10m24小时/365天延时≤3s农业管理精细农业、土地平整±0.1m～±0.3m20小时/365天延时≤5s海、空、港管理船、车、飞机进港调度±0.5m～±1m24小时/365天延时≤3s气象对流层湿分量计算±0.001m～±0.005m24小时/365天延时≤6s14GPS网络RTK工程测图和工程放样作业15公路路基压实施工的GPS质量控制系统GPS实时定位在工程施工过程中的应用16GPS实时监测系统（利用网络RTK技术）公路路基压实施工的GPS质量控制系统17山西运城绕城高速公路路基的试验——运行轨迹18公路路基压实施工的GPS质量控制系统山西运城绕城高速公路路基的试验——运行速度19山西运城绕城高速公路路基的试验——碾压遍数20碾压层面的试验对比——GPS与水准21系统监控中心的布置GPS天线和无线通讯天线

系统中心控制室GPS实时监控系统在碾压施工中的应用22移动远端监控系统装有监控系统的碾压机械

一套移动远端监控系统的设备组成23关键技术：碾压参数的连续实时监控碾压仓面的碾压遍数统计系统监控中心的实时监视碾压遍数运行轨迹运行速度GPS实时监控系统在碾压施工中的应用24压实率分析评判系统的精度满足技术要求关键技术：25突性的问题：钢结构建筑的变形。大型建筑物变形监测实时GPS定位在建筑施工过程中的应用中央电视台新台楼26GPS实时测量和事后分析垂直度、负载弯曲度、风振实时GPS定位在建筑施工过程中的应用27测量机器人与GPS实时联合监测荷载形变中央电视台新台址实时GPS定位在建筑施工过程中的应用28中央电视台新台址——主楼变形监测

2007.5.15-2007.9.30塔2F24C43、F24C50、F24C56点变形曲线图29中央电视台新台址——悬臂对接变形监测

2007年12月6日悬臂对接部位两个关键点在X方向的周日相对变形与大气温度的对应关系

30上海环球金融中心变形监测GPS测量31GPS动态监测32CORS的气象应用区域的参考站天顶垂直方向大气水气总含量区域的三维层析大气水汽分布及其时间变化区域的三维大气水汽分布与地形特征的关系

提前预报：什么时间、什么地区范围下多少mm的雨区域的雷暴闪电的空间位置监测和报告33大气结构对卫星信号折射示意图34ZWD=ZPD-ZHDPW=*ZWD=f(Tm)ZPD=ZHD+ZWDNoise(geodesy)Signal(meteorology)34江苏部分参考站网天顶垂直方向大气水气总含量35香港连续运行参考站网点位分布36区域地基GPS监测网各站相关性（香港）37层析空间水汽分布的地面监测网图38层析水汽三维分布39初步层析香港上空水汽空间分布40区域的三维大气水汽分布与地形特征41区域的雷暴闪电的空间位置监测和报告利用雷暴闪电脉冲到各基准站的时间差可准确测算到闪电三维位置，关键是开发闪电脉冲接收装置42连续运行参考站网络电离层、磁暴监测43电离层监测44连续运行参考站网络地震同震监测利用每秒实时相位观测值和精密单点定位技术以厘米级精度监测同震位移强度和方向及波动传播速度45地震监测46汶川地震电离层响应分析GPS数据 重庆CORS站HECU，采样率1s 地壳运动监测站LUZH，采样率30s数据处理

地震时刻：2008年5月12日06:28:04 现象： 1、电离层响应滞后约8~9分钟，P波或声重波传播速度约为500m/s~1000m/s 2、电离层响应有小周期项，约3~5分钟，传播了12分钟左右后消失 3、不同的穿刺点时刻，相应时间不一致

47汶川地震电离层响应分析HECU站48汶川地震电离层响应分析LUZH站49模拟分析穿刺点分布如上左图

汶川上空，四个穿刺点及时刻，表示四条轨迹上VTEC开始扰动的起点和时刻 特点：距离汶川越近，响应时刻越早。模拟分析的电离层响应如右图所示 依据上述响应在时间上的差异，以及VTEC扰动系列所反映的振幅和周期，模拟电离层响应图。响应过程： P波从震源传播到电离层，形成一种冲击，类似于石头投入静止的湖面，电离层被压缩，电子密度突然增大，然后向四周以波纹形式扩散。电离层响应模拟分析50VTEC图分析2008-05-12-14:2851VTEC图分析2008-05-12-14:3152VTEC图分析2008-05-12-14:3653VTEC图分析2008-05-12-14:4254VTEC图分析2008-05-12-14:4555VTEC图分析2008-05-12-14:4956VTEC图分析2008-05-12-14:5557基于连续运行参考站网络的车辆精密导航汕头汕尾阳江茂名湛江徐闻罗定云浮肇庆韶关从化增城麻涌番禺顺德南沙惠州石排海丰陆丰梅州潮州揭阳普宁惠来南澳饶平三水惠阳杨村龙川开平金湾北兴珠海中山江门斗门花都佛山高明连州清远东莞长安惠东塘厦河源满足今后分米级厘米级汽车导航定位的需求58CORS应用总结59谢谢大