袁 鹏

(武汉大学 卫星导航定位技术研究中心，湖北 武汉 430079)

一、 引 言

CORS是一种重要的地理空间信息基础设施。2006年以来，随着经济建设对地理空间信息的需求不断扩大，且国内已积累城市级CORS的建设经验，多个省份先后开展了省级CORS建设。截至2012年6月，对已完成覆盖全省范围CORS建设的省份进行统计，结果见表1(注：/后表示二期完成后基站数量)。另有广西、福建、四川、安徽等省区的CORS正处于建设或扩建之中，黑龙江等省正在积极筹建。

表1 已建省级CORS情况统计

由此可见，我国正迎来省级CORS建设发展的高潮。然而由于尚未建立国家层面的统一建设标准、管理协调机制和统筹发展规划，已建CORS系统间不同程度地存在着超长边、服务缝隙与服务重叠等问题[1-2]，影响了系统的定位精度与可用性，难以支持高速铁路、高速公路、输油管、输电线等大规模、长距离的重大工程建设所需的跨网服务。

省级CORS组网是指通过某种方式将现有CORS系统联合起来，组成一个覆盖区域更大的网络，从而有效解决上述问题，向用户提供精度更高、可用性更广、可靠性更强的服务。CORS组网互联互通共享服务主要包括消除系统差异、网络互联互通技术与服务共享模式等问题，已有文献对此展开研究。刘晖(2005)实现了深圳CORS与东莞CORS的互操作[3]；李昌贵等(2008)提出了CORS网络互连的具体目标及虚拟CORS的概念[4]；辜声峰等(2010)探讨了CORS互连共享的分区服务问题[5]；阳力等(2010)对广东CORS兼并城市级CORS、气象专业CORS进行了研究[6]。但以上文献未对我国正在大力发展的省级CORS的组网问题开展研究。

省级CORS无论是在分布还是在服务模式上都具有鲜明特点，且具有组网互联互通共享服务的可能性与必要性。因此,本文对省级CORS组网过程中的若干关键问题展开研究与探讨。

二、省级CORS系统差异

1. 标准及参考站差异

省级CORS大多由测绘部门牵头建设，也有由地震等部门建设的，如陕西省等。不同部门建立的CORS均采用其行业标准，如国家测绘地理信息局制定的《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》、中国地震局制定的《地壳运动观测网络技术规程》，以及中国气象局制定的《全球卫星导航气象探测基准站建设指南》。

由于用途不同，以上标准在参考站的站址选择、建设规范、观测精度和运行维护等方面的要求也不尽相同[7]。如依据参考站建站地质环境，观测墩可分为基岩墩、土层墩和屋顶墩三类，它们的建设成本、稳定度及安全维护都有差异。不同标准对成本最高、稳定度最好的基岩墩个数及比例的要求不同。这给系统融合提供一致精度的服务带来困难。

因此建议对各标准求同存异，形成统一的参考站建设国家标准。目前，国家基础地理信息中心编制完成了《国家全球导航卫星系统(GNSS)连续运行基准站建设技术规程》。该规程详细规定了基准站网点的设计、选埋、观测和资料整理等建设内容和技术要求，能够为今后的区域CORS组网提供统一的标准。

2. 网络RTK技术差异

网络RTK技术算法的差异导致系统中心向用户播发的改正参数、数据通信方式、对用户的软硬件要求都不相同。如VRS技术需要用户双向通信，FKP技术需要用户装备专用客户端软、硬件设备才能进行参数解码和误差改正，并且还需用户承担部分误差建模的计算量。只有解决了网络RTK技术算法的差异，才能使组网后的系统能够向用户提供同等精度的跨网连续服务。

目前我国CORS系统大多采用国外软件，不仅价格昂贵、存在安全保密隐患[8]，而且可扩展性差、RTK作业方式与设备不同，导致难以实现无缝组网开展跨网服务。因此，需要开发拥有我国自主知识产权的CORS管理及数据处理软件，并统一推广应用才能解决该问题。

3. 数据格式差异

在CORS组网过程中，由于接收机、天线等设备差异、网络RTK模式差异等原因，参考站观测数据格式、流动站位置信息格式及差分数据格式也会存在差异。系统间需要统一或兼容各种数据格式才能为用户实现跨网服务。

建议使用如图1所示的数据格式。系统中心间通过各接收机的专有格式RAW而非通用格式RINEX进行传输,因为该格式占用空间较小, 各中心只需配置能转换不同类型RAW格式的软件即可。

图1 CORS组网的数据格式统一

在VRS等网络RTK模式中，流动站用户需要向系统中心发送位置等信息。国际海洋电子协会NMEA制定的NMEA-0183协议规定了上述信息的格式，且为国际通用格式。

系统中心向流动站用户播发差分数据的常用格式为国际海运事业无线电技术委员会RTCM的SC-104专门委员会制订的RTCM格式及Trimble公司制定的CMR格式等。各系统中心兼容这些格式即可。

三、省级CORS组网互联互通技术

1. CORS组网的通信网络

快速、可靠的通信是CORS组网提供网络RTK服务的基础。组网的通信网络建设方案应根据实际情况来选择，主要考虑传输速率、可靠性、安全性及成本等因素。同步数字体系SDH、数字数据网DDN和异步传输模式ATM等专线网络安全可靠、传输速率快，但只能点对点传输且成本很高。非对称数字用户环路ADSL的传输速度、可靠性等都能基本达到CORS通信数据的传输要求，且费用低廉，是目前CORS建设的最普遍选择[9]。现有无线网络中使用最广泛的是CDMA、GPRS及3G技术，可根据当地信号覆盖情况进行选择。

2. CORS组网的数据转发方式

CORS组网后，不同系统中心间需要共享特定部分参考站的数据，这需要一点对多点通信进行数据转发才能实现，大致有以下3种方法[9]。

1) 多个点对点专线传输线路。对于需要共享的参考站，每个系统中心都分别与其建立专线，各线路互不干扰、可靠性很高，但成本过高，且由于基准站设备相对简单，难以实现向不同CORS系统转发的复杂网络，一般不建议采用。

2) TCP/IP多路径传输。参考站使用固定IP地址的通信线路，通过互联网公网向各个系统中心传输参考站数据。该方式成本低，但安全性较差，需增设网络防火墙，并设置IP访问资格，确保数据安全。

3) 虚拟专用网VPN多通道。参考站端VPN路由器建立多个通道向各个数据中心发送加密数据，系统中心端VPN路由器接收到加密数据后进行通道解密，将数据送入局域网。这种方式性价比最高。

以上3种方式需根据实际情况进行选择，此外还可以充分利用已有的各种专线，如气象专网、地震行业网、陆态网络等。

3. CORS组网的通信协议

目前，实现CORS网络互联互通的主要协议是NTRIP协议。该协议被RTCM纳为分发RTCM-104格式差分数据或GNSS数据的标准，现称为RTCM10410.0。

NTRIP主要由客户端NTRIPClient、源服务器NTRIPServer和集中交换服务器NTRIPCaster 3个部分组成。NTRIPClient即RTK流动站用户，NTRIP客户可以使用NTRIP数据中心的IP地址通过互联网连接到NTRIP数据中心。NTRIPServer用于从CORS参考站向NTRIPCaster传输数据，起到数据中转作用。NTRIPServer与NTRIPClient一样，使用NTRIP数据中心合适的IP地址通过互联网连接到NTRIP数据中心。NTRIPCaster是一个互联网服务器，作为管理接口，将进出NTRIP服务器和客户的不同数据流进行处理，并进行数据分发。

如图2所示，假设组网后用户需要由CORS-A的参考站A1和A2及CORS-B的参考站B1进行定位，则B1参考站的数据可经由NTRIPServerB1传至NTRIPCaster，并由CORS-A系统解算后，将RTK数据经由NTRIPCaster传给用户NTRIPClientA。

图2 CORS组网的NTRIP协议

四、CORS组网的服务模式

1. CORS组网的共享模式

CORS系统的覆盖网络建立在通信网络的基础上，主要由数据、协议、软件等组成，反映了系统内外部的共享关系[10]。由于建设时期、目的、手段等都不相同，各CORS系统内部和各系统之间覆盖网络的拓扑结构也不同，需要制订相应的规则来实现数据共享。

现有省级CORS建设过程中，已经建立了分中心模式、多中心模式等组网数据共享模式[5]。分中心模式中，分中心从属于系统中心，系统中心共享分中心所属CORS系统的所有参考站资源，各分中心共享其周边的参考站。这种模式规定了不同级别中心的数据分享权限，具有较好的数据保密性，适用于省市CORS间跨级别数据共享。多中心模式中，各中心之间关系对等，任一中心可以共享其他中心的所有基准站资源，拥有同样的覆盖区域，但服务模式及内容可以不同，适用于测绘、气象及地震等跨部门数据共享。

为了建立省级CORS间的互联共享，本文提出有限共享模式。该模式中，各系统中心之间关系对等，但任一中心只能共享其他中心特定的部分基准站资源。这种模式规定了不同系统中心的数据分享权限，相互而言都是有限共享，既有较好的数据保密性又能实现不同系统中心间的数据平等共享，适用于相邻省级CORS之间的跨省数据共享。

以上3种模式并存则称为混合模式，如图3所示。这种方式适用于区域CORS组网及其服务拓展。如可以将城市分中心子网按分中心模式将数据共享到省测绘局系统中心，地方气象局子网也按分中心模式将数据共享到省气象局中心，而省测绘局系统中心又与省气象局系统中心构成多中心模式，按照各自需要进行数据处理与服务。省级CORS系统之间构成有限共享模式，可以共享属于对方的邻近参考站的数据，从而减少超长边，消除服务缝隙，避免服务重叠，实现跨网服务。

图3 CORS共享模式示意图

2. CORS组网的服务方式

确定了互相共享的参考站之后，还需要确定是采取临时共享、长期共享或其他方式。临时共享的原理是：CORS-A首先监测用户的概略位置，当其位于服务缝隙时，判断所需相邻网CORS-B的参考站节点；然后向CORS-B的系统中心发送请求所需参考站节点数据消息，与CORS-B建立临时通信链路，接收CORS-B转发的相应基准站数据；最后更新三角网，初始化基线，生成RTK误差改正数及用户所需产品。另一种是长期共享方式，即长期地共享相邻CORS网特定部分参考站的观测数据，对服务缝隙区域进行划分，在某分区内，仅某一CORS提供CORS服务[5]。

省级CORS服务缝隙常出现在交界地区，由于我国省级行政区域多依山河湖泊等自然地理条件分界，许多边界地区人口较少，经济欠发达，对CORS应用需求相对较低，当然，也有些交界地区是区域交流的重要枢纽，经济发达，对CORS应用需求较高。

交界地区CORS组网服务方式的选择应以其地理空间信息需求为导向。如果该区域测绘活动较少，则可以提供临时共享方式，虽然时延较长，但仅在用户有需求的时候才进行数据传输，这种应答式的服务数据传输量较小、成本较低。如果是需要为高速铁路、公路，输油、输电线路等跨区域大型工程建设提供服务，则可采取在工程建设阶段内实现共享。如果该区域CORS应用需求量较高，则可长期共享，提供精度稳定、延迟较小且可靠性好的服务。

五、结束语

随着我国省级CORS建设的大规模展开，组网互联互通共享服务成为其进一步深化发展的重要趋势。本文分析了我国省级CORS的建设情况及存在的问题，指出了省级CORS组网的趋势，研究了省级CORS组网中的系统差异、组网的通信网络、数据转发方式、通信协议等关键问题，探讨了组网的服务共享模式，并就上述问题提出了一些有益的建议，以作为省级CORS组网的参考。

参考文献：

[1] 陈俊勇，张鹏，武军郦，等. 关于在中国构建全球导航卫星国家级连续运行站系统的思考[J].测绘学报，2007,36(4):366-369.

[2] 刘经南，刘晖，邹蓉，等. 建立全国CORS更新国家地心动态参考框架的几点思考[J].武汉大学学报：信息科学版，2009,34(11):1261-1265.

[3] 刘晖，时晓燕，杨沾吉，等. 深圳市连续运行卫星定位服务系统的建立与试验[J].测绘通报，2003(9)：33-36.

[4] 李昌贵，吕志平，赵冬青，等. CORS网络互联及虚拟CORS关键技术[J].测绘通报，2008(1)：56-58，71.

[5] 辜声峰，胡羽中，唐卫明. 大规模基准站组网与分区服务技术探讨[J].大地测量与地球动力学,2010,30(4):146-150

[6] 阳力，刘文建，李土旺. 关于CORS并网的几个问题[C]∥广东省测绘学会第九次会员代表大会暨学术交流会论文集.广州：[s.n.]:79-81.

[7] 陈俊勇，党亚民. 全球导航卫星系统的进展及建设CORS的思考[J].地理空间信息，2009,7(3)：1-3.

[8] 过静珺，王丽，张鹏. 国内外连续运行基准站网新进展和应用展望[J].全球定位系统，2008(1):1-10.

[9] 黄俊华，陈文森. 连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M].北京：科学出版社，2009.

[10] 刘晖. 地球空间信息网格及其在连续运行参考站网络中的应用研究[D].武汉：武汉大学，2005.