浅析CORS系统在露天矿数字化建设中的应用

许艺献 蒋达 孙莉 高风磊

（1.洛阳有色矿业集团有限公司，河南 洛阳 471000；2.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000；3.河南省测绘工程院，河南 郑州 450003；4.鹤壁市国土资源局淇滨分局，河南 鹤壁 458030）

浅析CORS系统在露天矿数字化建设中的应用

许艺献1蒋达2孙莉3高风磊4

（1.洛阳有色矿业集团有限公司，河南 洛阳 471000；2.河南理工大学测绘与国土信息工程学院，河南 焦作 454000；3.河南省测绘工程院，河南 郑州 450003；4.鹤壁市国土资源局淇滨分局，河南 鹤壁 458030）

随着GPS技术的快速发展，GPS网络RTK技术也越来越成熟，它代表了GPS的发展方向。通过对CORS工作原理及系统构成优势的介绍，阐述了露天矿数字化建设中建立CORS的可行性和必然性及其带来的经济效益。

连续运行参考站（CORS）；露天矿

1 引言

GPS实时动态定位（Real Time Kinematic，简称RTK）技术是一种将GPS与数据传输技术相结合，实时解算进行数据处理，在1～2秒的时间里得到高精度位置信息的技术。连续运行参考站（Continually Operating Reference Stations，简称CORS）技术的出现将GPS技术发展到了一个新的高度，同时也加快了数字化露天矿建设的进程。

2 CORS系统的工作原理及其优势

2.1 工作原理

连续运行参考站系统是在研究区域范围内，建立由若干个连续运行参考站、数据通信链路、数据中心和用户终端构成的局域网络，综合应用GNSS定位技术、计算机技术、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术进行实时差分改正信息解算。实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动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[1]。在应用方面，可以围绕国土资源、智慧城市、智能交通、智慧物流、精细农业、地质监测、信息消费等方面开展卫星导航与应用示范，简单概括有以下几个方面：

（1）国土资源应用。融合信息评估和决策技术，对全省地质灾害易发区、多发区、重点防治区等地进行长期监测和评估，开展关键信息采集、多手段跟踪监测、地质沉降监测等研究，为减灾防灾提供远程监测和灾情预警，提高应急灾变的整体反应和处置能力。

（2）智慧城市应用。依托云计算、物联网、大数据等技术，融合高精度、动态基准信息，室内外无缝衔接定位信息和智能位置信息等，构建智慧城市时空位置云服务中心，为智慧应用提供综合性、智能化时空位置服务。

（3）智能交通应用。融合通信、自动化控制、高精度车机等技术，构建包括智能调度、校车监控、危化品运输监控及交通信息诱导等在内的智能交通体系和数字化施工体系，服务高精度轨道交通、米字形高铁等重大工程和重点项目，提高交通运输安全和效率。

（4）智慧物流应用。建立现代物流系统，实现车辆动态监控，实时跟踪物流各环节信息的管理、分析与发布，保障信息的畅通、透明，统筹调度物流资源，降低物流成本。

（5）精细农业应用。对土壤墒情、水利设施、自然灾害、农田环境和农业突发灾情等农业舆情信息实现动态采集和实时监控，对粮食储备分布情况及运输状态进行动态监测，指导粮食流通和农业生产。

（6）信息消费应用。构建开放的、时空一体化的综合位置服务平台，发展主动导航、儿童看护、老人监护等社会民生应用，带动消费类电子产品发展，促进产业创新发展和消费模式转变。

2.2 系统优势

CORS系统不仅是一个动态的、连续的定位框架基准，同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要的城市基础设施，CORS可在城市区域内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息，并实现城市测绘数据的完整统一，这将对现代城市基础地理信息系统的采集与应用体系产生深远的影响。

CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式，其主要优势体现在：改进了初始化时间，扩大了有效工作的范围；采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用；使用固定可靠的数据链通信方式，减少了噪声干扰；提供远程Internet服务，实现了数据的共享；扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；为建设数字化城市提供了新的契机。

3 CORS系统组成

3.1 系统组成

根据CORS的软硬件结构、物理关系和功能将CORS分为以下几个部分。

（1）CORS主体部分：CORS主体是CORS建设和运行的核心，它由参考站系统、数据中心子系统和通信子系统构成，三个子系统是有机整体，每个子系统不能独立存在。这部分由CORS建设方进行建设。

（2）CORS用户部分：CORS用户部分指用户子系统，由用户端硬件和软件组成。这部分由设备厂商提供解决方案，用户根据要求购买。

（3）CORS服务部分：CORS服务部分指由硬件设备、软件设备和技术人员以及协议组成的用户服务群，也称用户服务子系统。这部分由用户提出要求，系统管理方根据用户要求进行建设。

3.2 CORS各子系统

（1）数据中心。它是CORS用于进行数据解算、用户管理、数据存储和管理、数据发布和服务系统建设的基础设施，是网络设备、计算机硬件设备和软件系统的集合体，是系统的大脑和核心及实现CORS各种功能的枢纽。数据中心根据需求情况分为三个子系统，即数据处理中心、数据中心和管理中心。

①数据处理中心。主要任务是处理参考站数据，为用户解算差分数据以及存储数据。它是数据中心的核心，装备有服务器、网络设备和数据存储设备。

②数据中心。主要任务是远程控制参考站和数据中心的服务器的运行，装备有电脑工作站等设备。

③管理中心。主要任务是远程控制和处理GPS数据、用户数据，装备有工作站等设备。

（2）参考站。参考站是CORS的神经元，是系统最基础的组成部分。它是CORS用于接收、处理和传输GPS/GNSS卫星数据的各种硬软件的集合体，同时也是CORS各种定位解算服务的基准设施，其准确的定位是数据解算的数学基础。

（3）通信系统。CORS通信系统是实现参考站与数据中心、数据中心与用户之间数据交换和信息发布的链路。通信网络分为内通信网络和外通信网络。参考站与数据中心之间的通信网络为内通信网络，数据中心与用户之间的通信网络是外通信网络。

（4）用户子系统。用户子系统是CORS用户接收差分数据、接受源数据服务和其他信息服务的终端设备。根据CORS应用领域和方法不同，它可以是网络RTK流动站、RTD手簿，也可以是上网电脑或其他设备。

（5）用户服务子系统。用户服务子系统是以软硬件设备为基础，依靠技术人员为主要力量建立起来的为用户提供各种差分解算和技术支持等类型服务的软系统。它是一个非固定系统，可根据用户需求与各个CORS的特点进行建设。

4 CORS系统在露天矿数字化建设中的应用

GPS作为现代化的测量设备早已在露天矿中使用，它被广泛应用在各种汽车、单斗铲、平路机、钻孔机等露天矿的设备上。随着汽车调度系统、仿真等系统在露天矿中的应用，对测量数据准确性和实时性的要求进一步提高，如果每一个系统都建立自己的GPS测量系统，则会极大地浪费资源，而且各个GPS测量系统之间会有一定的影响。CORS的出现使整个矿区所有使用GPS的工作成为一个有机的整体，大大扩展RTK的作业范围，使GPS的应用更广泛，精度和可靠性进一步提高，使从前许多GPS无法完成的任务得以完成。如果露天矿所在地区没有建立CORS系统，则需要建立露天矿CORS系统，同时它还能为矿区周围的城市建设服务，降低了系统的成本[2]。它的建立过程如下:

（1）先收集资料，主要包括:矿区高等级控制点坐标，点的分布，最好同时具有相应的 WGS84和本地双套坐标及其精度评定成果。

（2）根据收集的资料，建立坐标转换模型及算出相应的参数，为系统提供所必需的原始数据。

（3）在露天矿附近建立控制中心。它设计为无人值守，主要设备为GPS接收机和CORS软件系统，并和网络连接，实时向网络发布用户所需数据。它一般建立在开阔的高处，附近没有高大建筑和大型水体。

（4）根据具体情况，建立固定参考站。固定参考站和控制中心一样，一般都建在高地，用于接收卫星信号。固定参考站将采集到的数据通过连线直接传给控制中心。

（5）进行现场调试，确认CORS系统的各种参数，及其运行准确性及可靠性。

（6）进行技术培训，使现场测量工作人员能够熟练使用该系统。

5 实例分析

某矿建立了CORS系统，在实际运行后，为了验证其精度和适用性，对68点进行两次独立观测，其两次观测差值统计如表1所示，统计计算得：x坐标的中误差Mx=±2.5mm，y坐标的中误差My=±2.4mm，h坐标的中误差Mh=±5.8mm，完全满足露天矿的测量要求。

表1 各观测值差值统计表

6 结 语

网络RTK技术是将现代计算机管理技术、网络通信技术、卫星定位技术等集于一体的系统，应用参考站接收信号，运用最先进算法进行计算和改正，是GPS实时动态定位技术的革命性发展，为社会提供高精度全天候的基础地理信息服务。在现代数字化露天矿中应用CORS系统可实时知道各种设备的位置，以及工作状况，进行及时的调度；还可以实时了解各个阶段和工作面的开采进度，完成采剥量的计算、边坡稳定监测、土地复垦、及时更新矿山模型等，使管理者在室内就可以知道现场的情况，为各种决策提供了第一手资料。

[1]蒋达.南方GNSS连续运行参考站的建立与应用[D].焦作：河南理工大学,2010.

[2]冯宇华,黄吉来,徐爱功.CORS在数字化露天矿中的应用[J].矿山测量,2009(1):50-51.

许艺献 (1992—),男，汉族，助理工程师，从事土建技术等工作。E-mail:263885073@qq.com