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中图分类号：TN929.5文献标识码： A 文章编号：
一、研究背景
随着杭州城市建设的加快，市内测绘任务也随之变得繁重，基于杭州地形复杂，高山入云，水网密布，传统的全站仪和RTK技术在某种程度上已经无法满足现阶段高效益的作业要求，在这样的背景下，杭州CORS系统应运而生。
杭州CORS系统采用了VRS网络RTK技术，以遍布在整个杭州市的17个高等级控制点为基准，为作业人员提供实时动态的坐标数据，相对传统RTK作业而言，它的确有了很大的进步：就作业模式而言，它采用虚拟基站技术，不需要专门设立基准站校点，大幅度的减轻了作业的人员的负担，提高了工作效益；从作业原理来看，它采用了网络RTK的作业方式，较之单基站RTK，精度得到了较大的提升；若将杭州CORS运用到静态数据测量，它还能大批量的减少观测站数，提高工作效益。
二、国内外研究现状
目前CORS技术采用的是虚拟基站技术，由移动站将概略位置发送给控制中心，控制中心由该点附近的固定参考站将概略坐标进行解算，再将该位置的差分信息发送给用户，这个过程是控制中心和移动站之间进行双向数据通信，由于每个用户的虚拟坐标位置不尽相同，所以控制中心要对每个虚拟基站差分信息进行解算，这样就加大了数据通行的流量和控制中心解算的压力，就目前采用的减少数据流量的技术而言，一般采用的是压缩数据包的方法，即把数据压缩为紧凑的RTCM格式，这种方法在一定程度上减轻了数据通道的压力，但无法从根本上解决问题；就VRS技术这一块，也有人引入了格网法，即引入格网点作为用户的公共“虚拟参考站”，而不是为每一个用户生成一个虚拟参考站。但是在工作时，CORS控制中心需要通过计算来判断用户应该使用哪个格网点的差分改正信息，并且仍然要求数据在用户和CORS控制中心之间进行点对点的双向通信。故而格网法也未能从根本上解决数据通信的流量问题。
三、基于GSM蜂窩移动通信的杭州CORS系统的产生
以上的研究现状表明，在已有的工作模式中，我们已经面临着数据通讯流量可能不足以让大量用户同时工作的难题。最直接的方法是改进移动通信技术，目前所用的GPRS技术虽然在GSM基础上有了较大的飞跃，但依然无法满足越来越多的用户量，如果要有更高端的通信技术（即目前部分刊物上介绍的４Ｇ网络，该技术仍只是在构想中）产生，由2G（GPRS）到4G的转换估计需要近二十年的时间。所以改进虚拟基站系统的工作方式是有必要的。
结合格网法和传统CORS技术，再综合早期的移动通信的方式，我们可以这样构想：如果将控制网范围内分成小区域的测区，每个测区内设置一个GSM蜂窝基站，该基站的差分信息可以供一定范围内的用户使用，该范围内只要有一个用户开始作业，就可以激活附近的GSM基站，该基站以广播的形式提供给用户此基站的准确差分信息，用户即可在该测区进行作业，而这个区域内所有用户共同享用一套差分信息，就可以减轻数据通信流量和计算中心的压力。由于该方法是以移动通信技术的GSM蜂窝网状通信技术为基础，故而命名为基于GSM通信系统的杭州CORS。如果我们能将测区的每个虚拟基站坐标固定下来，则少了一步由控制中心想用户发送实时虚拟坐标的过程，故而新系统作业初期，只需将概略位置提供给控制中心，控制中心即可以向用户以广播的形式发送该用户作业范围内最近虚拟基站的差分信息，该范围内所有用户即可在小范围内运用单基站RTK方式进行作业。
为了方便读者理解，在此，我们将蜂窝网状示意图附上，并对其进行详细解析。
GSM基站工作原理模拟图
在以上的图中，A1、A2、A3分别代表已知点，即代表杭州CORS系统设立在整个杭州市能覆盖杭州及其周边区域的的基准站，BS为每个蜂窝块图形的节点，用它来表示GSM蜂窝基站，当用户在某个区域进行测量时，由测量用户使用携带的 GSM 通信设备向CORS控制中心发送一个定位请求。由移动通信的相关知识可知 ,移动台总是与最靠近的蜂窝基站建立联系。蜂窝基站 (BS) 继而把定位请求信号通过移动交换中心 ( MSC) 发送给 CORS 控制中心。CORS 控制中心根据 BS 的精确坐标和 CORS 网络中其他基准站的观测信息 ,利用 VRS 技术计算出 BS 处的差分信息并发送给 BS 。蜂窝基站 BS则用广播形式将差分信息发送至测量用户。测量用户便可利用差分信息获得高精度的定位结果 ，而蜂窝基站所辖圆形小区内的其他众多测量用户也可以同时享受便捷的定位服务。
四、基于GSM通信的杭州CORS系统的可行性分析
一个新的系统的诞生不仅仅要较之老的系统有部分突破，更要求不影响已有系统的效益，我们就基于GSM通信的杭州CORS系统的建设成本和系统的理论精度来分析。
就成本而言，新的杭州CORS系统较之当前杭州CORS系统多了GSM蜂窝基站和移动交换中心MSC。如果借用我国当前的GSM通信业务会怎么样呢？根据我国信息产业部的统计数据 , 截止到2007年6月 ,在我国城市中， GSM900话音业务覆盖半径通常在1. 5～2. 5km , GSM1800 的覆盖半径在0. 6～1. 1km。现存GSM网的平均站距情况如下：密集市区为500～600m ,一般市区为1. 1～1. 2 km ,郊区为1. 8～2 . 0 km ,高速公路为2. 0～2. 5 km ,国道为1. 4～1. 5 km。可见 ,目前我国市区、郊区、国道及高速公路区域的GSM基站平均间距均小于2. 5km ,而由于GSM蜂窝网的小区半径为基站间距的一半 ,因此 ,上述地区 GSM 蜂窝网小区半径为0. 3 ～1. 25km。一般认为 ,常规RTK的作用范围为10～15 km,远大于GSM网小区半径。因此，这种基于 GSM 蜂窝移动通信系统的 CO RS 新工作模式在我国市区、郊区及国道、高速公路等区域进行应用是可行的。
就精度而言，一般而言 ,传统VRS 技术的定位精度为 1～3 cm。当前杭州CORS技术在精度上也达到了这一点，在研究新工作模式的定位精度时 ,以当前杭州CORS技术为基础 ,重点考虑新工作模式下的精度折损情况 ,最终综合确定新工作模式的定位精度。
新工作模式的第一阶段 ,和当前杭州CORS技术一样 ,CORS控制中心计算一个已知坐标处的差分信息 ,因此 ,两者精度相同。在第二阶段 ,用 GSM基站与用户之间的常规 R T K 定位取代虚拟参考站与用户之间的超短基线RTK定位 ,由于基线长度增加将导致的定位精度折损。
常规RTK的定位精度为10 mm + L×10 - 6。由于两种工作模式都会产生10mm的固定误差 ,且这一固定误差已归算到传统VRS技术的最终定位精度中 ,因此 ,要确定新模式的定位精度 ,只需考虑额外引入的RTK比例误差。
我们将两种 CORS 工作模式 RTK的比例误差进行比较，当前的杭州CORS技术基线长度为10m～20m，根据比例误差比例误差=基线长度×10 – 6可知当前杭州CORS技术比例误差在0. 01 mm～0. 02 mm范围内。
同理，基于GSM通信的杭州CORS技术RTK基线长度由当前国家GSM基站网决定，故而基线长度在0 . 3 km～1. 25 km范围内。比例误差相应为0. 3 mm～1. 25 mm。
由于 0 . 01 mm～0. 02 mm 这一数值相对于1～3cm 的定位精度来说很小 ,可将其忽略而认为超短基线RTK定位过程不引入比例误差。那么新工作模式与当前杭州CORS技术相比 ,则引入了0. 3mm～1.25mm的比例误差 ,从而产生了定位精度折损。若取当前杭州CORS技术的定位精度为3cm ,则根据误差传播定律可计算新模式的定位精度。由于密集市区的RTK比例误差最小 ,高速公路的RT K比例误差最大 ,因此以两者为例计算 ,一般市区、郊区及国道区域的定位精度和精度折损都介于两者之间。
五、总结
通过两种技术的对比，我们不难看出，虽然新工作模式将精度有所降低，但不影响作业要求，同时由于GSM技术的运用，大大减少了通信流量和CORS中心的计算时间，故而该技术的可行的，由于现阶段条件有限，无法对该技术进行有力的实验论证，在接下来的时间里将继续努力，完成整个实验，希望能在解决流量问题上有实质性的突破。
一、研究背景
随着杭州城市建设的加快，市内测绘任务也随之变得繁重，基于杭州地形复杂，高山入云，水网密布，传统的全站仪和RTK技术在某种程度上已经无法满足现阶段高效益的作业要求，在这样的背景下，杭州CORS系统应运而生。
杭州CORS系统采用了VRS网络RTK技术，以遍布在整个杭州市的17个高等级控制点为基准，为作业人员提供实时动态的坐标数据，相对传统RTK作业而言，它的确有了很大的进步：就作业模式而言，它采用虚拟基站技术，不需要专门设立基准站校点，大幅度的减轻了作业的人员的负担，提高了工作效益；从作业原理来看，它采用了网络RTK的作业方式，较之单基站RTK，精度得到了较大的提升；若将杭州CORS运用到静态数据测量，它还能大批量的减少观测站数，提高工作效益。
二、国内外研究现状
目前CORS技术采用的是虚拟基站技术，由移动站将概略位置发送给控制中心，控制中心由该点附近的固定参考站将概略坐标进行解算，再将该位置的差分信息发送给用户，这个过程是控制中心和移动站之间进行双向数据通信，由于每个用户的虚拟坐标位置不尽相同，所以控制中心要对每个虚拟基站差分信息进行解算，这样就加大了数据通行的流量和控制中心解算的压力，就目前采用的减少数据流量的技术而言，一般采用的是压缩数据包的方法，即把数据压缩为紧凑的RTCM格式，这种方法在一定程度上减轻了数据通道的压力，但无法从根本上解决问题；就VRS技术这一块，也有人引入了格网法，即引入格网点作为用户的公共“虚拟参考站”，而不是为每一个用户生成一个虚拟参考站。但是在工作时，CORS控制中心需要通过计算来判断用户应该使用哪个格网点的差分改正信息，并且仍然要求数据在用户和CORS控制中心之间进行点对点的双向通信。故而格网法也未能从根本上解决数据通信的流量问题。
三、基于GSM蜂窩移动通信的杭州CORS系统的产生
以上的研究现状表明，在已有的工作模式中，我们已经面临着数据通讯流量可能不足以让大量用户同时工作的难题。最直接的方法是改进移动通信技术，目前所用的GPRS技术虽然在GSM基础上有了较大的飞跃，但依然无法满足越来越多的用户量，如果要有更高端的通信技术（即目前部分刊物上介绍的４Ｇ网络，该技术仍只是在构想中）产生，由2G（GPRS）到4G的转换估计需要近二十年的时间。所以改进虚拟基站系统的工作方式是有必要的。
结合格网法和传统CORS技术，再综合早期的移动通信的方式，我们可以这样构想：如果将控制网范围内分成小区域的测区，每个测区内设置一个GSM蜂窝基站，该基站的差分信息可以供一定范围内的用户使用，该范围内只要有一个用户开始作业，就可以激活附近的GSM基站，该基站以广播的形式提供给用户此基站的准确差分信息，用户即可在该测区进行作业，而这个区域内所有用户共同享用一套差分信息，就可以减轻数据通信流量和计算中心的压力。由于该方法是以移动通信技术的GSM蜂窝网状通信技术为基础，故而命名为基于GSM通信系统的杭州CORS。如果我们能将测区的每个虚拟基站坐标固定下来，则少了一步由控制中心想用户发送实时虚拟坐标的过程，故而新系统作业初期，只需将概略位置提供给控制中心，控制中心即可以向用户以广播的形式发送该用户作业范围内最近虚拟基站的差分信息，该范围内所有用户即可在小范围内运用单基站RTK方式进行作业。
为了方便读者理解，在此，我们将蜂窝网状示意图附上，并对其进行详细解析。
GSM基站工作原理模拟图
在以上的图中，A1、A2、A3分别代表已知点，即代表杭州CORS系统设立在整个杭州市能覆盖杭州及其周边区域的的基准站，BS为每个蜂窝块图形的节点，用它来表示GSM蜂窝基站，当用户在某个区域进行测量时，由测量用户使用携带的 GSM 通信设备向CORS控制中心发送一个定位请求。由移动通信的相关知识可知 ,移动台总是与最靠近的蜂窝基站建立联系。蜂窝基站 (BS) 继而把定位请求信号通过移动交换中心 ( MSC) 发送给 CORS 控制中心。CORS 控制中心根据 BS 的精确坐标和 CORS 网络中其他基准站的观测信息 ,利用 VRS 技术计算出 BS 处的差分信息并发送给 BS 。蜂窝基站 BS则用广播形式将差分信息发送至测量用户。测量用户便可利用差分信息获得高精度的定位结果 ，而蜂窝基站所辖圆形小区内的其他众多测量用户也可以同时享受便捷的定位服务。
四、基于GSM通信的杭州CORS系统的可行性分析
一个新的系统的诞生不仅仅要较之老的系统有部分突破，更要求不影响已有系统的效益，我们就基于GSM通信的杭州CORS系统的建设成本和系统的理论精度来分析。
就成本而言，新的杭州CORS系统较之当前杭州CORS系统多了GSM蜂窝基站和移动交换中心MSC。如果借用我国当前的GSM通信业务会怎么样呢？根据我国信息产业部的统计数据 , 截止到2007年6月 ,在我国城市中， GSM900话音业务覆盖半径通常在1. 5～2. 5km , GSM1800 的覆盖半径在0. 6～1. 1km。现存GSM网的平均站距情况如下：密集市区为500～600m ,一般市区为1. 1～1. 2 km ,郊区为1. 8～2 . 0 km ,高速公路为2. 0～2. 5 km ,国道为1. 4～1. 5 km。可见 ,目前我国市区、郊区、国道及高速公路区域的GSM基站平均间距均小于2. 5km ,而由于GSM蜂窝网的小区半径为基站间距的一半 ,因此 ,上述地区 GSM 蜂窝网小区半径为0. 3 ～1. 25km。一般认为 ,常规RTK的作用范围为10～15 km,远大于GSM网小区半径。因此，这种基于 GSM 蜂窝移动通信系统的 CO RS 新工作模式在我国市区、郊区及国道、高速公路等区域进行应用是可行的。
就精度而言，一般而言 ,传统VRS 技术的定位精度为 1～3 cm。当前杭州CORS技术在精度上也达到了这一点，在研究新工作模式的定位精度时 ,以当前杭州CORS技术为基础 ,重点考虑新工作模式下的精度折损情况 ,最终综合确定新工作模式的定位精度。
新工作模式的第一阶段 ,和当前杭州CORS技术一样 ,CORS控制中心计算一个已知坐标处的差分信息 ,因此 ,两者精度相同。在第二阶段 ,用 GSM基站与用户之间的常规 R T K 定位取代虚拟参考站与用户之间的超短基线RTK定位 ,由于基线长度增加将导致的定位精度折损。
常规RTK的定位精度为10 mm + L×10 - 6。由于两种工作模式都会产生10mm的固定误差 ,且这一固定误差已归算到传统VRS技术的最终定位精度中 ,因此 ,要确定新模式的定位精度 ,只需考虑额外引入的RTK比例误差。
我们将两种 CORS 工作模式 RTK的比例误差进行比较，当前的杭州CORS技术基线长度为10m～20m，根据比例误差比例误差=基线长度×10 – 6可知当前杭州CORS技术比例误差在0. 01 mm～0. 02 mm范围内。
同理，基于GSM通信的杭州CORS技术RTK基线长度由当前国家GSM基站网决定，故而基线长度在0 . 3 km～1. 25 km范围内。比例误差相应为0. 3 mm～1. 25 mm。
由于 0 . 01 mm～0. 02 mm 这一数值相对于1～3cm 的定位精度来说很小 ,可将其忽略而认为超短基线RTK定位过程不引入比例误差。那么新工作模式与当前杭州CORS技术相比 ,则引入了0. 3mm～1.25mm的比例误差 ,从而产生了定位精度折损。若取当前杭州CORS技术的定位精度为3cm ,则根据误差传播定律可计算新模式的定位精度。由于密集市区的RTK比例误差最小 ,高速公路的RT K比例误差最大 ,因此以两者为例计算 ,一般市区、郊区及国道区域的定位精度和精度折损都介于两者之间。
五、总结
通过两种技术的对比，我们不难看出，虽然新工作模式将精度有所降低，但不影响作业要求，同时由于GSM技术的运用，大大减少了通信流量和CORS中心的计算时间，故而该技术的可行的，由于现阶段条件有限，无法对该技术进行有力的实验论证，在接下来的时间里将继续努力，完成整个实验，希望能在解决流量问题上有实质性的突破。