CORS系统现在在国内火的厉害,因为以前一直以为他与RTK差不了太多,所以没有留意过相关的文章与技术.最近发现我对RTK的原理一直有偏差,近而想到需要进一步了解一下CORS系统.最近一两日,查看了一些相关的文献和资料,也算对CORS系统的基本理论,不同的实现方法有了一个大概的了解.
以下是我个人关于这两个学习的一个小结:
由于传统的RTK技术需要有测区附的控制点的点位数据.针对当前项目需要架设基准站.以及考虑到初使化时间,改正模型等各方面的因素,CORS系统的建立对于大中城市的基础测绘来说是实用且经济的.
连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。

CORS系统的理论源于上世纪八十年代中期，加拿大提出的 “ 主动控制系统(Active Control System)”.该理论认为,GPS主要误差源来自于卫星星历.D .E .Wells等人提出利用一批永久性参考站点,为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度.
之后基准站点(fiducial points)的概念的提出,使这一理论的实用化推进了许多.它的主要理论基础即在同一批测量的GPS点中选出一些点位可靠，对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区内其它基线观测值的精密解算。当时实时GPS测量技术尚处于可行性讨论阶段，基准站点概念主要不是为了解决实时GPS测量的，而是为了提高静态基线的解算精度。

1995年瑞典与丹麦之间奥雷桑特海峡跨海工程中leica提出的台站网设计思想得到了工程方的认可.从而使台站网测量技术首次得到应用. 随后德国两位博士发表了关于虚拟参考站网的论文和案例，瑞士徕卡公司的研究人员在这些成果的基础上也提出了主辅站技术，并受国际组织的委托着手主持制定有关台站网的国际标准。

目前应用较广的台站网技术有VRS,FKP和LEICA的MAC技术.其各自的数学模型和定位方法有一定的差异,但在基准站架设和改正模型的建立方面基本原理我个人猜测是相同的(相关资料看的还是太少).

实现方法
下面我分别介绍一下三种方面的基本原理和优缺点.由于仅仅阅读的文献较少.我仅说明一下,我对该方法的理解而不详细展开,具体的数学模型请TX们查找相关文献.对于类似我这等门外汉,而且不需要深入了解其具体实现方案的TX,我会在文后列出几篇相关文献以供大家参考.
首先向大家介绍一下VRS.
与常规RTK不同，VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时，移动用户在工作前，先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正 GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了 RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。
其实VRS技术就是利用各基准站的座标和实时观测数据解算该区域实时误差模型,然后对用一定的数学模型和流动站概略坐标,模拟出一个临近流动站的虚拟参考站的观测数据,然后建立观测方程解算,虚拟参考站到流动站间这一超短基线.虚拟参考站极有可能就是运用的概略坐标,这样的话,由于单点定位的精度,虚拟参考站到流动站的距离一般为几米到几十米之间,如果将流动站发送给处理中心的观测值进行双差处理后建立虚拟参考站的话,这一基线长度可能只有数米.
对于临近的点,应该可以只设一个虚拟参考站.就我个人看来,应该是开一次机,用户和数据中心通讯初使化一次,确定一个虚拟参考站.

FKP
FKP方法更符合我的审美,还是先列出别人的定义,然后再讲讲我的个人理解.
GPS 区域改正数法FKP 是指利用GPS 基准站观测数据(相位观测值和伪距观测值等) 及基准站已知坐标等信息,计算得到基准网范围内与时间或空间相关的误差改正数模型,然后利用测量点的近似坐标内插出测量点的误差改正数,将它应用到观测值中,从而消除各种与时间和空间有关的误差,获得高精度的定位结果。
就我理解,FKP和VRS唯一的不同就是最后在定位方法上的不同,一个是利用虚拟观测值和流动站观测值做单基线解算,一个是利用改正后的观测值做单点定位解或加入各基准站做多基线解（后者的可能性更大）,其实VRS在确定虚拟参考站的观测数据时就是一个FKP定位的反解.这种方法相对简单明了,而且免去了我对虚拟参考站误差源不完全是否会导致基线解算错误,进而引入更大的误差的怀疑.
MAC　and i-MAX
ＭＡＣ的具体定义暂时无法给出．
说实话，看完ＬＥＩＣＡ的说明书极度失望，完全看不懂，无法想像的出他的数学模型，看不出与ＦＫＰ有什么大的区别．不过是在基准站播发基准点坐标信息和改正信息减少了一定的信息量，再有就是利用主基准站的选择以及群和节点单元上不像ＦＫＰ那样用到全部的基准站信息，加入了双向通讯可以较好的选择所在的群．

不同方法的优缺点
我在这里引入两篇文章对评价,一个来自TRIMBLE一个代理商的论坛,一个是取自<< GPS台站网知识>>一文.

1.
虚拟参考站(VRS)具有的优势是：它允许服务器应用整个网络的信息来计算电离层和对流层的复杂模型，而相反，FKP在对电离层残差影响的模型化方面能力有限，它用于修正的模型非常简单(大多数情况下仅采用了线性内插，如SAPOS 中)，在FKP中，流动站仅能获取两个站的数据来计算大气模型。采用RTCM委员会正讨论的广播格式时，流动站将可以获取很多站的数据，但是仍然很有限，全部的计算都落在了流动站处理器上。在VRS定位中要求具有双向通讯链，而广播模式却不需要双向通讯链。但是，采用诸如GSM 和PRS的双向通讯链是完全可行的，因为蜂窝电话的网络比较完善，而且能够传送流动站接收机所发送(如警告)和接收（如位置特征码）的信息。采用 GSM 和GPRS时，服务的付费方式业也比广播方案容易得多。

VRS的另一个优势是消除了对流层误差，因为正如我们上面所显示的那样，在整个VRS生产步骤中对流层模型是一致的。而在 FKP模式中，则存在着服务器和流动站所用对流层模型不一致的危险 。

VRS值得争论的一个劣势是：它在支持流动站进行动态应用方面有局限性，特别是在大型网络内在运动中进行拨号服务时段内。因为在VRS中，修正信息是在拨号时对初始的流动站位置进行优化而得到的 ，如果流动站在拨号后位置已经移动了，则这种修正对流动站的新位置不一定合适。虽然这种效果仅影响长距离运动的流动站 (几公里)，但通过采用附加的信息，流动站也能在这种情况下工作。天宝的GPSNet™服务器VRS 方案就为此提供了专门设计的RTCM电文59附加信息 (FKPs) 。电文59是公众已知的一种信息，它对VRS流动站位置的FKP进行了优化 ，并且是由网络定位而导出的FKP。因而，如果流动站能从GPSNet™接收VRS数据流，那么它将具有这两者的优势，它就可以接收已经对提供的初始流动站位置进行了优化的数据流。此外，随着流动站运动的延伸，它能通过初始位置周围的线性FKP模型来不断修正局部的影响。

2.
各种虚拟参考站系统在理论上具有明显的优势。系统在DGPS、准实时定位及事后差分处理的服务半径上与单参考站没有任何差别，但是在RTK作业半径方面应该可以得到较大距离的延伸。只要无线电通信或其它数据传输手段能够保证，那么RTK的作业半径也有可能达到30公里以上，未来的潜力甚至可以更大。虚拟参考站系统的另一个显著优点就是它的成果的可靠性、信号可利用性和精度水平在系统的有效覆盖范围内大致均匀，同离开最近参考站的距离没有明显的相关性。在虚拟参考站领域内的最新进展就是徕卡公司于2002／2003期间提出的主辅站技术，又称改进的FKP技术，它克服了原始的VRS及FKP技术很多固有的缺陷，有关国际标准正在研究制定之中，不久将来会陆续推广使用。
虚拟参考站系统的不利之处在于：⑴目前由于各种方法都不是十分成熟，技术上还没有统一的国际标准，非标准化带来一系列兼容性问题。⑵同时整体解法从事RTK作业需要额外的外部装置，给外业人员增加一定的负担，给系统的稳定性造成一定的隐患；插值解法则因模型完善性较差，且需要双向通信，经常无法实现RTK作业。⑶系统的首期投入较大，需要较多的启动资金，明显超出我国绝大多数中小城市和一般省市自治区主管业务部门的承受能力。它至少需要建立三个以上台站构成一个网络，才能按照虚拟参考站理论开展模型计算工作。⑷误差模型的生成还存在许多问题，在电离层和对流层强烈活动条件下出现的大误差仍然是一个影响实际使用的大问题。由于采用的模型不正确，实时获得的流动站点位成果根本无法确定其实际可靠性程度，贸然使用则存在较大的风险。[5]任何一个台站故障都有可能导致整个系统的瘫痪；任何一个台站的某一个卫星的信噪比欠佳，都有可能减少卫星模型改正数的数量，导致RTK无法正常进行。[6]覆盖一个数万平方公里的大城市，至少需要一次建立十来个甚至更多台站，不但投资数额惊人，而且日常管理与维持费用也十分可观，所以在国内外除一些小型试验网外，还很难找到几个大型综合性台站网成功运行的案例。
单参考站网的优势就在于：⑴首期投入较少。只要人民币150-200万左右的投资即可初步满足一个大中城市广大用户不同层次空间信息技术服务的需要：台站所在城中心及近郊区、城市进出口主要交通沿线，以及各设站点区县城镇城乡地区都可以进行快速厘米级实时定位，城市其他地方均可进行厘米级准实时定位或获得其它各种快速定位技术服务。⑵随时可以升级和扩展。除了单参考站系统可以随时增加新的台站，加大实时RTK作业的覆盖区外，一旦虚拟参考站系统有了国际标准，只要进行系统软件的升级，花费不大的投资，单参考站系统即可轻松地纳入虚拟参考站网系统。⑶系统灵活、安全、可靠、稳定，即使在前几年太阳活动的高峰期内，由于徕卡GPS接收机机内实时处理模型存在多种选择，在适当缩短作业半径的条件下，仍可保证上述技术指标的实现，目前徕卡的RTK作业半径已经扩大到30公里以上，利用GSM进行50－80公里左右RTK测试成功案例已经屡见不鲜。⑷不需要任何额外的装置，不需要报告流动站点位的双向数据通信设备，流动站进行自主被动定位，不会暴露流动站的目标位置，可以满足军事等特殊部门的精密定位要求。[5]施工周期短。单参考站网技术经过多年实践表明它是一种比较成熟的技术，从方案落实开始采购设备，安装调试，到验收运作不超过6个月，基于虚拟参考站理论的其它方案存在许多不确定的因素，增加了系统的投资风险。
根据以上简单的对比，我们可以得出如下基本结论：在当前技术水平和市场可供产品条件下，我国各省、市、自治区及城市开展GPS参考站网建设，从规避系统风险、提高投资效益角度出发，选择单参考站网系统是比较符合中国国情的一个优选方案。

衡量台站网性能的技术指标
(1) 有效服务范围。分别给出在指定设备配置条件下，不同作业模式用户的可利用系统服务的水平。一般应该就RTK、准实时GPS测量、RT-DGPS、后处理静态或动态定位等作业模式分别给出相应的服务半径和覆盖面积。不同的配置将产生极大的性能指标差异。
(2) 可利用性(availability)。在有效服务范围内，并正常取得卫星信号情况下，能够取得台站的服务信息并获得定位解的概率。系统设计与建设部门应该尽量使此项指标保持在85％以上的水平。
(3) 可靠性(reliability)。在获得定位解的条件下，符合精度指标的与采用的观测样本总数的比值。台站网的设计和施工部门都应该力争将此项指标维持在95％以上，也就是说定位成果抽样检查的淘汰率应该小于5％。
(4) 精度(accuracy)。给出不同距离条件下不同模式定位成果的误差范围。
(5) 效率(efficiency)。是指在不同距离上不同作业模式获取可靠定位成果所需要的最少时间、安全时间、保守时间。
(6) 系统的平均无故障时间、完备性监测功能(integration monitoring)、容错性以及系统的智能化、自动化、信息化水平。
(7) 其他指标。如可供使用的通信手段、同步服务用户的数量、兼容性、系统建设与维护的成本等等。

因为同学最近在为广州市做这方面的测评,还没有时间细聊,但是主要内容应该就是这些,具体的方案和实测结果你可以在LEICA和TRIMBLE的相关文章上查找的到．一般来说主要的ＧＰＳ接收机的数据转换和兼容都是没问题的，但国外的接收机在数据标准上有一定的欠缺，但也不是太大的问题．在ＬＥＩＣＡ的一位工程师发表的文章中指出他们在昆明的测试正是利用南方的仪器进行的测试，技术指标符合技术要求．而我同学们反映他们在广州市的测试中南方的仪器效果较差，在数据处理上也因数据标准问题生出一些问题．所以建议国内的仪器生产厂商在数据存储和格式上尽快和国际接轨．由于其数据格式和测量方式有限等问题引起的用户的不方便和对测量结果的质疑，在我身边听到不少．

精度和将来的发展
连续运行参考站系统在理论上点位精度可以达到２～３个厘米，我们看到trimble在北京的测试中已经达到这个标准，但是我在武汉的同学说他们在武汉市ＣＯＲＳ试运行期间所测量的点，一般点位精度为５ＣＭ，这可能和原有资料以及投影参数有关．但是利用ＣＯＲＳ系统作图根控制是足以满足要求的．至于高程方面，则需要建立当地高精度似大地水准面，这方面的内容请参看李建成老师关于厘米级似大地水准面的著作．