中國連續(xù)運行參考站網絡發(fā)展、問題與應用開拓武漢大學劉經南

中國·廣州市

2009.4.81內容我國連續(xù)參考站網絡發(fā)展現(xiàn)狀當前CORS發(fā)展中的某些問題

連續(xù)參考站網絡的應用開拓2我國CORS的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢連續(xù)運行參考站網絡（ContinuouslyOperatingReferenceStations,CORS）基于網絡的、動態(tài)連續(xù)地，同時也是實時、快速、高精度地獲取空間數(shù)據和地理特征的現(xiàn)代信息基礎設施之一由基準站（參考站）網、系統(tǒng)控制中心、呼叫中心、數(shù)據通信網、用戶應用等子系統(tǒng)組成運用了有線和無線網絡、GNSS、現(xiàn)代大地測量、地球動力學等技術和方法，涉及現(xiàn)代管理和服務等科學提供移動定位、動態(tài)連續(xù)的空間參考框架和地球動力學參數(shù)、位置和時間等服務3中國CORS建設現(xiàn)狀我國已建和正建系統(tǒng)深圳東莞北京上海武漢成都昆明廣東省重慶江蘇省浙江省天津哈爾濱沈陽江西湖北廣西省新疆河北4已建成和正建的CORS項目省級CORS已建成：廣東省、江蘇?。?006）建設中：江西省、河北省、河南省、浙江省、福建省、廣西省、山西省、內蒙古規(guī)劃中：湖南省、湖北省、山東省、四川省、海南省、遼寧省

5已建和正建的CORS項目城市級已建成：深圳、東莞、北京、上海、天津、成都（2）、重慶、武漢、昆明、南寧（2）、合肥、福州、廣州（2）、哈爾濱、鄭州、濟南、青島、蘇州、南京、淄博……正建中：杭州、沈陽、蘭州、嘉興、寧波、溫州、烏魯木齊、呼和浩特……規(guī)劃中：大連……6省級CORS的概要介紹全國31個省已有16個省份已建、正建或規(guī)劃CORS參考站網建設項目參考站總數(shù)超過800個，平均每省數(shù)量在50個左右7面向區(qū)域服務的、面向行業(yè)服務的、面向專項任務服務的網絡蓬勃發(fā)展更精確，更實時，更可靠，更方便,更廣泛的服務精密靜態(tài)定位，實時米級、分米級、厘米級乃至毫米級定位和位置服務，實時、近實時微秒級、納秒級時間同步或傳遞服務，快速對流層氣象參數(shù)服務……實現(xiàn)區(qū)域網絡之間的、區(qū)域網絡與行業(yè)網絡之間的、區(qū)域行業(yè)與國家網絡之間的聯(lián)網，甚至實現(xiàn)全球各國網絡的聯(lián)網連續(xù)運行站網絡的發(fā)展趨勢一個行業(yè)網、省市區(qū)域網構成的覆蓋全國的國家網一定能形成8當前CORS發(fā)展中的某些問題缺乏統(tǒng)一的建設標準城市CORS建設標準已初步形成，但省級、國家級系統(tǒng)的建設標準還屬空白系統(tǒng)的維護和服務質量缺乏相關標準專業(yè)性特強系統(tǒng)的CORS建設標準。高動態(tài)、高精度、高實時性、大范圍系統(tǒng)建設方案的研究與標準制定9當前CORS發(fā)展中的某些問題不同系統(tǒng)之間亟需政府、行業(yè)進行協(xié)調，提高基礎設施的資源共享，有效地避免重復投資和重復建設?？鐓^(qū)域、跨部門的聯(lián)網和資源共享的協(xié)調問題需要制定共享協(xié)議，解決數(shù)據共享策略、服務質量保障等問題適當冗余有利于系統(tǒng)的檢核并提高系統(tǒng)可靠性坐標獲取的簡易化、大眾化、精確化與保密性、安全性的矛盾10當前CORS發(fā)展中的某些問題

CORS系統(tǒng)動態(tài)框架的建立策略、數(shù)據處理策略、完備性監(jiān)測等技術問題急需解決。淺表土層站、深層土層站，屋頂站和基巖站的周日、周月、周年的動態(tài)變化監(jiān)測方案尚缺乏規(guī)范CORS實時定位服務完備性的概念、方法和技術等尚未完全建立區(qū)域動態(tài)框架的建立和維護方法尚未制定標準區(qū)域動態(tài)框架與靜態(tài)框架（國家坐標系、地方獨立坐標系）的轉換關系尚未制定標準化的方法11連續(xù)參考站網絡的應用開拓研究不同領域的特殊需求，建立各種服務子系統(tǒng)在服務子系統(tǒng)的基礎上，建立行業(yè)的示范系統(tǒng)，形成領域服務標準典型實例與應用舉例12CORS可提供的主要服務內容服務名稱服務響應時間服務內容服務類型空間位置服務實時厘米級、分米級和米級的位置服務高級服務快速厘米級、分米級和米級的位置服務高級服務事后毫米級、厘米級的位置服務基本服務空間坐標基準服務實時或事后提供統(tǒng)一的空間坐標參考基準基本服務衛(wèi)星軌道服務事后、快速提供衛(wèi)星精密軌道參數(shù)高級服務時間服務事后、快速提供時間基準，授時、守時基本服務氣象服務事后、快速提供大氣濕分量，電離層參數(shù)等高級服務源數(shù)據服務事后、快速提供GNSS等原始觀測數(shù)據基本服務其它服務快速、實時根據其它領域要求高級服務13CORS用戶群落分析應用領域應用內容精度需求時間可用性時效性測繪工程測圖、施工控制±0.01m～±0.1m12小時/365天準實時或事后形變監(jiān)測地表及建筑安全監(jiān)測±0.001m～±0.005m24小時/365天準實時或事后工程施工施工、放樣、管理±0.01m～±0.1m24小時/365天準實時地理信息更新城市規(guī)劃、管理±0.1m～±5.0m12小時/365天準實時線路施工及測繪通信、電力、石油、化工、溝渠、施工及竣工測繪±0.01m～±1.0m（取決于比例尺等）20小時/365天準實時地面交通監(jiān)控車、船管理、自主導航±1m～±10m24小時/365天延時≤3s空中交通監(jiān)控飛機進近與著陸±0.5m～±6m24小時/365天延時≤1s公共安全特種車輛監(jiān)控、事態(tài)應急±1m～±10m24小時/365天延時≤3s農業(yè)管理精細農業(yè)、土地平整±0.1m～±0.3m20小時/365天延時≤5s海、空、港管理船、車、飛機進港調度±0.5m～±1m24小時/365天延時≤3s氣象對流層濕分量計算±0.001m～±0.005m24小時/365天延時≤6s14GPS網絡RTK工程測圖和工程放樣作業(yè)15公路路基壓實施工的GPS質量控制系統(tǒng)GPS實時定位在工程施工過程中的應用16GPS實時監(jiān)測系統(tǒng)（利用網絡RTK技術）公路路基壓實施工的GPS質量控制系統(tǒng)17山西運城繞城高速公路路基的試驗——運行軌跡18公路路基壓實施工的GPS質量控制系統(tǒng)山西運城繞城高速公路路基的試驗——運行速度19山西運城繞城高速公路路基的試驗——碾壓遍數(shù)20碾壓層面的試驗對比——GPS與水準21系統(tǒng)監(jiān)控中心的布置GPS天線和無線通訊天線

系統(tǒng)中心控制室GPS實時監(jiān)控系統(tǒng)在碾壓施工中的應用22移動遠端監(jiān)控系統(tǒng)裝有監(jiān)控系統(tǒng)的碾壓機械

一套移動遠端監(jiān)控系統(tǒng)的設備組成23關鍵技術：碾壓參數(shù)的連續(xù)實時監(jiān)控碾壓倉面的碾壓遍數(shù)統(tǒng)計系統(tǒng)監(jiān)控中心的實時監(jiān)視碾壓遍數(shù)運行軌跡運行速度GPS實時監(jiān)控系統(tǒng)在碾壓施工中的應用24壓實率分析評判系統(tǒng)的精度滿足技術要求關鍵技術：25突性的問題：鋼結構建筑的變形。大型建筑物變形監(jiān)測實時GPS定位在建筑施工過程中的應用中央電視臺新臺樓26GPS實時測量和事后分析垂直度、負載彎曲度、風振實時GPS定位在建筑施工過程中的應用27測量機器人與GPS實時聯(lián)合監(jiān)測荷載形變中央電視臺新臺址實時GPS定位在建筑施工過程中的應用28中央電視臺新臺址——主樓變形監(jiān)測

2007.5.15-2007.9.30塔2F24C43、F24C50、F24C56點變形曲線圖29中央電視臺新臺址——懸臂對接變形監(jiān)測

2007年12月6日懸臂對接部位兩個關鍵點在X方向的周日相對變形與大氣溫度的對應關系

30上海環(huán)球金融中心變形監(jiān)測GPS測量31GPS動態(tài)監(jiān)測32CORS的氣象應用區(qū)域的參考站天頂垂直方向大氣水氣總含量區(qū)域的三維層析大氣水汽分布及其時間變化區(qū)域的三維大氣水汽分布與地形特征的關系

提前預報：什么時間、什么地區(qū)范圍下多少mm的雨區(qū)域的雷暴閃電的空間位置監(jiān)測和報告33大氣結構對衛(wèi)星信號折射示意圖34ZWD=ZPD-ZHDPW=*ZWD=f(Tm)ZPD=ZHD+ZWDNoise(geodesy)Signal(meteorology)34江蘇部分參考站網天頂垂直方向大氣水氣總含量35香港連續(xù)運行參考站網點位分布36區(qū)域地基GPS監(jiān)測網各站相關性（香港）37層析空間水汽分布的地面監(jiān)測網圖38層析水汽三維分布39初步層析香港上空水汽空間分布40區(qū)域的三維大氣水汽分布與地形特征41區(qū)域的雷暴閃電的空間位置監(jiān)測和報告利用雷暴閃電脈沖到各基準站的時間差可準確測算到閃電三維位置，關鍵是開發(fā)閃電脈沖接收裝置42連續(xù)運行參考站網絡電離層、磁暴監(jiān)測43電離層監(jiān)測44連續(xù)運行參考站網絡地震同震監(jiān)測利用每秒實時相位觀測值和精密單點定位技術以厘米級精度監(jiān)測同震位移強度和方向及波動傳播速度45地震監(jiān)測46汶川地震電離層響應分析GPS數(shù)據 重慶CORS站HECU，采樣率1s 地殼運動監(jiān)測站LUZH，采樣率30s數(shù)據處理

地震時刻：2008年5月12日06:28:04 現(xiàn)象： 1、電離層響應滯后約8~9分鐘，P波或聲重波傳播速度約為500m/s~1000m/s 2、電離層響應有小周期項，約3~5分鐘，傳播了12分鐘左右后消失 3、不同的穿刺點時刻，相應時間不一致

47汶川地震電離層響應分析HECU站48汶川地震電離層響應分析LUZH站49模擬分析穿刺點分布如上左圖

汶川上空，四個穿刺點及時刻，表示四條軌跡上VTEC開始擾動的起點和時刻 特點：距離汶川越近，響應時刻越早。模擬分析的電離層響應如右圖所示 依據上述響應在時間上的差異，以及VTEC擾動系列所反映的振幅和周期，模擬電離層響應圖。響應過程： P波從震源傳播到電離層，形成一種沖擊，類似于石頭投入靜止的湖面，電離層被壓縮，電子密度突然增大，然后向四周以波紋形式擴散。電離層響應模擬分析50VTEC圖分析2008-05-12-14:2851VTEC圖分析2008-05-12-14:3152VTEC圖分析2008-05-12-14:3653VTEC圖分析2008-05-12-14:4254VTEC圖分析2008-05-12-14:4555VTEC圖分析2008-05-12-14:4956VTEC圖分析2008-05-12-14:5557基于連續(xù)運行參考站網絡的車輛精密導航汕頭汕尾陽江茂名湛江徐聞羅定云浮肇慶韶關從化增城麻涌番禺順德南沙惠州石排海豐陸豐梅州潮州揭陽普寧惠來南澳饒平三水惠陽楊村龍川開平金灣北興珠海中山江門斗門花都佛山高明連州清遠東莞長安惠東塘廈河源滿足今后分米級厘米級汽車導航定位的需求58CORS應用總結59謝謝大