連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用20081218

中國(guó)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)發(fā)展、問(wèn)題與應(yīng)用開(kāi)拓武漢大學(xué)劉經(jīng)南

中國(guó)·廣州市

2009.4.81內(nèi)容我國(guó)連續(xù)參考站網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前CORS發(fā)展中的某些問(wèn)題

連續(xù)參考站網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開(kāi)拓2我國(guó)CORS的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)（ContinuouslyOperatingReferenceStations,CORS）基于網(wǎng)絡(luò)的、動(dòng)態(tài)連續(xù)地，同時(shí)也是實(shí)時(shí)、快速、高精度地獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施之一由基準(zhǔn)站（參考站）網(wǎng)、系統(tǒng)控制中心、呼叫中心、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、用戶應(yīng)用等子系統(tǒng)組成運(yùn)用了有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、GNSS、現(xiàn)代大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)等技術(shù)和方法，涉及現(xiàn)代管理和服務(wù)等科學(xué)提供移動(dòng)定位、動(dòng)態(tài)連續(xù)的空間參考框架和地球動(dòng)力學(xué)參數(shù)、位置和時(shí)間等服務(wù)3中國(guó)CORS建設(shè)現(xiàn)狀我國(guó)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(yáng)江西湖北廣西省新疆河北4已建成和正建的CORS項(xiàng)目省級(jí)CORS已建成：廣東省、江蘇省（2006）建設(shè)中：江西省、河北省、河南省、浙江省、福建省、廣西省、山西省、內(nèi)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(xiàng)目城市級(jí)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(jì)南、青島、蘇州、南京、淄博……正建中：杭州、沈陽(yáng)、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(jí)CORS的概要介紹全國(guó)31個(gè)省已有16個(gè)省份已建、正建或規(guī)劃CORS參考站網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目參考站總數(shù)超過(guò)800個(gè)，平均每省數(shù)量在50個(gè)左右7面向區(qū)域服務(wù)的、面向行業(yè)服務(wù)的、面向?qū)ｍ?xiàng)任務(wù)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)蓬勃發(fā)展更精確，更實(shí)時(shí)，更可靠，更方便,更廣泛的服務(wù)精密靜態(tài)定位，實(shí)時(shí)米級(jí)、分米級(jí)、厘米級(jí)乃至毫米級(jí)定位和位置服務(wù)，實(shí)時(shí)、近實(shí)時(shí)微秒級(jí)、納秒級(jí)時(shí)間同步或傳遞服務(wù)，快速對(duì)流層氣象參數(shù)服務(wù)……實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間的、區(qū)域網(wǎng)絡(luò)與行業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間的、區(qū)域行業(yè)與國(guó)家網(wǎng)絡(luò)之間的聯(lián)網(wǎng)，甚至實(shí)現(xiàn)全球各國(guó)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)一個(gè)行業(yè)網(wǎng)、省市區(qū)域網(wǎng)構(gòu)成的覆蓋全國(guó)的國(guó)家網(wǎng)一定能形成8當(dāng)前CORS發(fā)展中的某些問(wèn)題缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)城市CORS建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)已初步形成，但省級(jí)、國(guó)家級(jí)系統(tǒng)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還屬空白系統(tǒng)的維護(hù)和服務(wù)質(zhì)量缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)專業(yè)性特強(qiáng)系統(tǒng)的CORS建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。高動(dòng)態(tài)、高精度、高實(shí)時(shí)性、大范圍系統(tǒng)建設(shè)方案的研究與標(biāo)準(zhǔn)制定9當(dāng)前CORS發(fā)展中的某些問(wèn)題不同系統(tǒng)之間亟需政府、行業(yè)進(jìn)行協(xié)調(diào)，提高基礎(chǔ)設(shè)施的資源共享，有效地避免重復(fù)投資和重復(fù)建設(shè)?？鐓^(qū)域、跨部門(mén)的聯(lián)網(wǎng)和資源共享的協(xié)調(diào)問(wèn)題需要制定共享協(xié)議，解決數(shù)據(jù)共享策略、服務(wù)質(zhì)量保障等問(wèn)題適當(dāng)冗余有利于系統(tǒng)的檢核并提高系統(tǒng)可靠性坐標(biāo)獲取的簡(jiǎn)易化、大眾化、精確化與保密性、安全性的矛盾10當(dāng)前CORS發(fā)展中的某些問(wèn)題

CORS系統(tǒng)動(dòng)態(tài)框架的建立策略、數(shù)據(jù)處理策略、完備性監(jiān)測(cè)等技術(shù)問(wèn)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(dòng)態(tài)變化監(jiān)測(cè)方案尚缺乏規(guī)范CORS實(shí)時(shí)定位服務(wù)完備性的概念、方法和技術(shù)等尚未完全建立區(qū)域動(dòng)態(tài)框架的建立和維護(hù)方法尚未制定標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域動(dòng)態(tài)框架與靜態(tài)框架（國(guó)家坐標(biāo)系、地方獨(dú)立坐標(biāo)系）的轉(zhuǎn)換關(guān)系尚未制定標(biāo)準(zhǔn)化的方法11連續(xù)參考站網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開(kāi)拓研究不同領(lǐng)域的特殊需求，建立各種服務(wù)子系統(tǒng)在服務(wù)子系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立行業(yè)的示范系統(tǒng)，形成領(lǐng)域服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)典型實(shí)例與應(yīng)用舉例12CORS可提供的主要服務(wù)內(nèi)容服務(wù)名稱服務(wù)響應(yīng)時(shí)間服務(wù)內(nèi)容服務(wù)類型空間位置服務(wù)實(shí)時(shí)厘米級(jí)、分米級(jí)和米級(jí)的位置服務(wù)高級(jí)服務(wù)快速厘米級(jí)、分米級(jí)和米級(jí)的位置服務(wù)高級(jí)服務(wù)事后毫米級(jí)、厘米級(jí)的位置服務(wù)基本服務(wù)空間坐標(biāo)基準(zhǔn)服務(wù)實(shí)時(shí)或事后提供統(tǒng)一的空間坐標(biāo)參考基準(zhǔn)基本服務(wù)衛(wèi)星軌道服務(wù)事后、快速提供衛(wèi)星精密軌道參數(shù)高級(jí)服務(wù)時(shí)間服務(wù)事后、快速提供時(shí)間基準(zhǔn)，授時(shí)、守時(shí)基本服務(wù)氣象服務(wù)事后、快速提供大氣濕分量，電離層參數(shù)等高級(jí)服務(wù)源數(shù)據(jù)服務(wù)事后、快速提供GNSS等原始觀測(cè)數(shù)據(jù)基本服務(wù)其它服務(wù)快速、實(shí)時(shí)根據(jù)其它領(lǐng)域要求高級(jí)服務(wù)13CORS用戶群落分析應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用內(nèi)容精度需求時(shí)間可用性時(shí)效性測(cè)繪工程測(cè)圖、施工控制±0.01m～±0.1m12小時(shí)/365天準(zhǔn)實(shí)時(shí)或事后形變監(jiān)測(cè)地表及建筑安全監(jiān)測(cè)±0.001m～±0.005m24小時(shí)/365天準(zhǔn)實(shí)時(shí)或事后工程施工施工、放樣、管理±0.01m～±0.1m24小時(shí)/365天準(zhǔn)實(shí)時(shí)地理信息更新城市規(guī)劃、管理±0.1m～±5.0m12小時(shí)/365天準(zhǔn)實(shí)時(shí)線路施工及測(cè)繪通信、電力、石油、化工、溝渠、施工及竣工測(cè)繪±0.01m～±1.0m（取決于比例尺等）20小時(shí)/365天準(zhǔn)實(shí)時(shí)地面交通監(jiān)控車、船管理、自主導(dǎo)航±1m～±10m24小時(shí)/365天延時(shí)≤3s空中交通監(jiān)控飛機(jī)進(jìn)近與著陸±0.5m～±6m24小時(shí)/365天延時(shí)≤1s公共安全特種車輛監(jiān)控、事態(tài)應(yīng)急±1m～±10m24小時(shí)/365天延時(shí)≤3s農(nóng)業(yè)管理精細(xì)農(nóng)業(yè)、土地平整±0.1m～±0.3m20小時(shí)/365天延時(shí)≤5s海、空、港管理船、車、飛機(jī)進(jìn)港調(diào)度±0.5m～±1m24小時(shí)/365天延時(shí)≤3s氣象對(duì)流層濕分量計(jì)算±0.001m～±0.005m24小時(shí)/365天延時(shí)≤6s14GPS網(wǎng)絡(luò)RTK工程測(cè)圖和工程放樣作業(yè)15公路路基壓實(shí)施工的GPS質(zhì)量控制系統(tǒng)GPS實(shí)時(shí)定位在工程施工過(guò)程中的應(yīng)用16GPS實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)）公路路基壓實(shí)施工的GPS質(zhì)量控制系統(tǒng)17山西運(yùn)城繞城高速公路路基的試驗(yàn)——運(yùn)行軌跡18公路路基壓實(shí)施工的GPS質(zhì)量控制系統(tǒng)山西運(yùn)城繞城高速公路路基的試驗(yàn)——運(yùn)行速度19山西運(yùn)城繞城高速公路路基的試驗(yàn)——碾壓遍數(shù)20碾壓層面的試驗(yàn)對(duì)比——GPS與水準(zhǔn)21系統(tǒng)監(jiān)控中心的布置GPS天線和無(wú)線通訊天線

系統(tǒng)中心控制室GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在碾壓施工中的應(yīng)用22移動(dòng)遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)裝有監(jiān)控系統(tǒng)的碾壓機(jī)械

一套移動(dòng)遠(yuǎn)端監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備組成23關(guān)鍵技術(shù)：碾壓參數(shù)的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)控碾壓倉(cāng)面的碾壓遍數(shù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)監(jiān)控中心的實(shí)時(shí)監(jiān)視碾壓遍數(shù)運(yùn)行軌跡運(yùn)行速度GPS實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)在碾壓施工中的應(yīng)用24壓實(shí)率分析評(píng)判系統(tǒng)的精度滿足技術(shù)要求關(guān)鍵技術(shù)：25突性的問(wèn)題：鋼結(jié)構(gòu)建筑的變形。大型建筑物變形監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)GPS定位在建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用中央電視臺(tái)新臺(tái)樓26GPS實(shí)時(shí)測(cè)量和事后分析垂直度、負(fù)載彎曲度、風(fēng)振實(shí)時(shí)GPS定位在建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用27測(cè)量機(jī)器人與GPS實(shí)時(shí)聯(lián)合監(jiān)測(cè)荷載形變中央電視臺(tái)新臺(tái)址實(shí)時(shí)GPS定位在建筑施工過(guò)程中的應(yīng)用28中央電視臺(tái)新臺(tái)址——主樓變形監(jiān)測(cè)

2007.5.15-2007.9.30塔2F24C43、F24C50、F24C56點(diǎn)變形曲線圖29中央電視臺(tái)新臺(tái)址——懸臂對(duì)接變形監(jiān)測(cè)

2007年12月6日懸臂對(duì)接部位兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在X方向的周日相對(duì)變形與大氣溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

30上海環(huán)球金融中心變形監(jiān)測(cè)GPS測(cè)量31GPS動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)32CORS的氣象應(yīng)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(shí)間變化區(qū)域的三維大氣水汽分布與地形特征的關(guān)系

提前預(yù)報(bào)：什么時(shí)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(cè)和報(bào)告33大氣結(jié)構(gòu)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)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(wǎng)天頂垂直方向大氣水氣總含量35香港連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)點(diǎn)位分布36區(qū)域地基GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)各站相關(guān)性（香港）37層析空間水汽分布的地面監(jiān)測(cè)網(wǎng)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(cè)和報(bào)告利用雷暴閃電脈沖到各基準(zhǔn)站的時(shí)間差可準(zhǔn)確測(cè)算到閃電三維位置，關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)閃電脈沖接收裝置42連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)電離層、磁暴監(jiān)測(cè)43電離層監(jiān)測(cè)44連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)地震同震監(jiān)測(cè)利用每秒實(shí)時(shí)相位觀測(cè)值和精密單點(diǎn)定位技術(shù)以厘米級(jí)精度監(jiān)測(cè)同震位移強(qiáng)度和方向及波動(dòng)傳播速度45地震監(jiān)測(cè)46汶川地震電離層響應(yīng)分析GPS數(shù)據(jù) 重慶CORS站HECU，采樣率1s 地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)站LUZH，采樣率30s數(shù)據(jù)處理

地震時(shí)刻：2008年5月12日06:28:04 現(xiàn)象： 1、電離層響應(yīng)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(yīng)有小周期項(xiàng)，約3~5分鐘，傳播了12分鐘左右后消失 3、不同的穿刺點(diǎn)時(shí)刻，相應(yīng)時(shí)間不一致

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

汶川上空，四個(gè)穿刺點(diǎn)及時(shí)刻，表示四條軌跡上VTEC開(kāi)始擾動(dòng)的起點(diǎn)和時(shí)刻 特點(diǎn)：距離汶川越近，響應(yīng)時(shí)刻越早。模擬分析的電離層響應(yīng)如右圖所示 依據(jù)上述響應(yīng)在時(shí)間上的差異，以及VTEC擾動(dòng)系列所反映的振幅和周期，模擬電離層響應(yīng)圖。響應(yīng)過(guò)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(kuò)散。電離層響應(yīng)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(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)的車輛精密導(dǎo)航汕頭汕尾陽(yáng)江茂名湛江徐聞羅定云浮肇慶韶關(guān)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(yáng)普寧惠來(lái)南澳饒平三水惠陽(yáng)楊村龍川開(kāi)平金灣北興珠海中山江門(mén)斗門(mén)花都佛山高明連州清遠(yuǎn)東莞長(zhǎng)安惠東塘廈河源滿足今后分米級(jí)厘米級(jí)汽車導(dǎo)航定位的需求58CORS應(yīng)用總結(jié)59謝謝大