1 定义
    空间数据基础设施(SDI)是联合国和美国政府首脑倡导的为迎接新世纪挑战的战略措施， 也就是建立起资源、环境、社会、经济等多种信息数据的采集、传输、分享、处理、分析和反馈的服务网络体系。GPS 连续运行参考站网系统是“空间数据基础设施”最重要的组成部分。
    连续参考站网（Continuously Operating Reference Stations， CORS）并没有一个统一的定义，比较普遍认同的说法为：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[2]。所谓不同类型的用户是指CORS网服务对象具有跨行业特性，不再局限于测绘领域及设站的单位与部门；所谓不同需求的用户是指实时性方面的差异，能够同时满足实时RTK、RT-DGPS、静态或动态后处理、后处理DGPS及现场高精度准实时定位的需求；所谓不同层次的用户是指对定位精度期望指标的覆盖范围是广谱的，包括米级、分米级、厘米级等。
    2 国内外研究现状
    目前，国内外许多CORS的研究主要集中在基础设施建设、系统自动化管理、数据采集域分发、基于网络的卫星定位（GPS、GLONASS、GALILEO等统称为GNSS）技术的开发等方面。先后出现了大量的CORS工程项目。其中具有代表性的全球和国家的项目包括：IGS跟踪站网络、美国NGS CORS、欧洲EPN永久性连续网等。国内主要有中国地壳运动观测网络CMONOC、中国沿海无线电指向标－差分定位系统(RBN-DGPS)等项目。从这些项目可以看出，CORS的发展具有规模化和服务实时化两个重要趋势。
首先CORS项目建设都是从某地区或行业开始，逐渐延伸到其他地区或专业组建的网络进行互联，最终形成跨行业、跨地区、跨国家的网络，从而实现原始数据的共享与交换，其互联的前提是政策的保障以及技术标准和协议上的统一。
    其次，定位服务实时化是CORS的另一个发展趋势。服务实时化的基础是实现原始数据的实时传输。在美国CORS的东部区域，大部分站点实现了实时的数据传输，仅需要建立必要的服务手段即可实现实时定位服务。EPN网络中德国、挪威等国家已率先利用实时载波相位差分、网络RTK技术提供实时定位服务。相比美国CORS，EPN的覆盖范围，其实时服务还是有局域性的。
    与国外相比，我国在GNSS定位技术研发、工程建设水平基本持平，但基准站网覆盖范围、站点密度、服务内容等存在一定差距。此外由于管理及政策的原因，各地CORS基本处于独立运行的状态，尚未实现跨行业、跨地区的联网。因此，建设一个地区参考站网的中远期目标是要实现广域范围内的信息资源共享，提供高精度的实时定位服务等。
    GPS连续、实时定位技术的研究和站网的建设实施，在国内也已经开始。国家测绘局从1993年开始着手建立国内永久性GPS跟踪站，用于定轨、精密定位和地球动力学监测。1994-1997年，国防科工委、国家测绘局共同资助原武汉测绘科技大学等单位研究建立中国多功能广域差分站网方案。该研究提出了多功能分布式站网建设方案思想，避免了通信瓶颈问题，通过工程性试验，证明1000 km左右的差分定位精度可达到±1 m的量级，单频GPS接收机实时动态定位在50 km范围内也可达到厘米级水平。该项目1998年2月通过国家验收和鉴定。
    中国地壳运动观测网络。这一工程由中国地震局牵头，参加的有中科院、总参测绘局、国家测绘局。建成遍布全国的25个长年GPS基准站（包括国家测绘局的已建站），平均站距800 km。按照30 s采样间隔记录数据，每天传至分析中心，实现上述四个部门数据共享。目前这一系统的主要用途还是地壳运动的准实时监测与事后处理分析。
    国内已建成投入使用的GPS连续运行参考站网系统有北京、上海、武汉、天津、昆明、深圳、贵阳、东莞、河北等，正在建设或已经批准建设的有：江苏、杭州、青岛、绵阳、山西等省市。
    香港地政署在香港建立12个GPS永久跟踪站，平均站距10 km左右。通过因特网，共享或用户选择性方式提供GPS数据服务，开展准实时和事后精密定位服务，满足香港城市发展需要，特别是香港西北部发展建设的需要。
    3 主要应用领域
    (1)建立并维护一个高质量地心坐标基准
    参考站建立起来之后，利用参考站的长期跟踪数据和因特网上随时可以收集的周边地区固定参考站的观测数据，可以借助于一些高层次科研软件周期性地更新参考站的地心坐标，相对精度可以达到10-8至10-9，绝对精度可望优于分米级。
    (2)取代常规测量控制网
    单参考站网的基本功能相当于现有的国家或城市基本控制网。它为当地各行各业的可持续发展与基本测绘提供了一组永久性的，而且能够自我完善，不断更新的动态基准点，最终将与周边省市自治区的同类网络连成一片，全面取代现有的国家级天文大地控制网的功能。
    (3)城乡GIS系统的实时更新
    一个不断实时更新的城市和乡镇的GIS系统，是省、市、区、县各级领导、规划部门科学决策的依据。参考站网系统的建成，任何野外实时采集的信息都可以连同它们的空间属性数据一起，通过系统的逆向数据通道反馈到市县不同类型的GIS系统数据库中，实时进行数据库的更新。
    (4)地球物理与环境监测
    参考站网的一个重要应用领域就是满足地球物理与环境监测方面的需要。其中包括与周边地区连续跟踪站进行数据交换，分析研究所在板块相对于其它周边板块的运动规律，也支持地震监测等部门从事参考站网服务区内流动监测点位进行毫米级精度的监测研究作业。可持续发展是人类面临的一个重大课题。对环境与地质灾害的监测和预防是其中一个有待关注和解决的重大问题。在参考站网支持下，采用GPS定位技术可以大大提高作业效率，缩短观测周期，降低施工成本，而且以均匀的精度指标分析对比沉降的状况与趋势。类似地参考站网积累的数据还可以用于对所在地区存在崩塌危险的边坡、岩体，乃至大坝、河堤、流沙和活动断层进行长时间的连续跟踪观测和分析研究。
    (5)公共安全
    改革开放以来，随着经济的蓬勃发展，经济犯罪活动也呈上升趋势。机动车辆的盗窃，针对出租车、银行运钞车的抢劫活动也时有发生，其它有关公共车辆安全的防暴、防盗、放火、急救、调度，特种车辆运行路线的全程监控，提高车辆的运行效率，都可以在参考站网系统的支持下一一得到有效的满足，必将对当地公共安全带来一个质的提高。
    (6)GPS气象学
    GPS气象学是最近二十年内形成的一门新兴学科，利用GPS无线电信号穿越大气圈时受到电离层与对流层的弥散效应和出现的折射现象，进行数值分析，特别是可以精确地提取大气层中的水气含量和分布，从而对可能出现的降水时间和强度作出前所未有的精确预报，服务于当地的农业、交通、旅游、体育和社会公共活动的精密部署，减少灾害性天气给各行各业带来的生命财产损失。
    (7)地面施工机械的自动引导
    参考站网系统建成后，野外地面机械施工的用户(如挖掘机、筑路机、摊铺机)可以通过引进或开发，利用高速实时动态响应的GPS接收机设备，实现生产工艺的彻底改造，淘汰传统的、落后的、劳动力密集型的生产模式，进入现代化、自动化、数字化新阶段，大大节省时间、人力、物力与财力，并显著改善生产环境的安全水平。
    (8)提供实时RTK测量作业服务
    参考站网系统建设的一个最基本、最核心的任务就是满足以设站点位为中心的周边30 km以内，包括规划、设计、施工以及其它部门，拥有单台GPS接收机的测绘用户，提供全天24 h、全年365 d的实时厘米级RTK作业支持，确保城市各种地图的快速更新，各项工程的实时施工放样。每个地形点、碎部点、工程点的点位测定时间缩短到几秒钟，甚至几分之一秒。在这些点位外围距离参考站30-50 km范围内各个点处，系统支持各种厘米级、亚分米级准实时定位作业。
    (9)提供各种后处理技术服务
    参考站网系统还将为需要提供各种后处理技术服务的用户提供事后数据检索、摘录、电邮；对于用户采集的外业数据代为进行质量分析、基线解算、整体平差、高程与点位坐标成果的系统换算，原始数据的永久性委托存档管理；接受对第三方数据资料的委托收集、加工处理和成果报告的编制。
    (10)满足节水、精密农业的需要
    我国大部分地区严重缺水，另一方面水资源的浪费仍然比较严重。参考站网系统建成后，农业部门有可能将开发相应的节水、精密农业系统列入未来的发展规划，并彻底废除漫灌等落后、费水的耕作技术。借助于地下管道灌溉系统，根据GPS引导的机械设备采集的各点土壤墒情和化学成分，控制供水和施肥量。同时也在高精度GPS(厘米级)设备引导下进行机耕，防止机械对管道系统的破坏。此外，还可以在计算机系统管理下实现精密轮作与套种，真正实现农业生产的现代化。
    4 GPS连续运行参考站网建设的必要性
    (1)规模化、集约化利用GNSS技术的必定结果
    GNSS定位技术具有全球性、全天候、连续、精确、实时的导航、定位、授时、守时的功能，能在全球任何地点、任何时间提供用户静止的和动态的地理位置和时间信息，同时又具有抗干扰强、高效、廉价、小巧、方便等一系列显著优点，将为经济建设、社会发展和科技进步，为陆海交通、运输管理和土地、农林、地矿等资源调查、环境和灾害监测等带来极大方便。
    美国政府的GNSS政策是一方面鼓励广泛民用，表示永不收费、全球开放，并在2000年取消限制精度的SA政策，甚至还在2010年前基本布设完毕的新一代卫星中加载第二民用频率，进一步提高民用单机实时定位的精度。另一方面又继续宣布：仍将实行防电子欺骗的AS政策，使民间用户不能获得米级精度的实时单机定位。由于取消SA和加入第二民用频率后民间用户单机实时定位精度仍然只能达到15-20 m，不能满足大多数导航用户0.5-10.0 m的要求，更不能满足测绘用户毫米级至分米级的定位精度要求，所以专家和学术界普遍认为：差分导航和精密相位差分定位的技术，也就是建差分基准站的需求仍然是必要的。同样，我国许多部门和城市中不同需求的用户仍然在引进各种差分导航和精密差分定位（实时和非实时的）GNSS设备，以满足他们各自的要求。
    GNSS差分导航和定位的巨大效益和商业机遇刺激着国内许多用户独立地引进这种定位技术，其结果是出现了严重的技术上的低水平重复，单位所有制又造成了设备利用率低下，甚至出现一个城市不同单位各自建了独立使用的差分基准台站，造成无线电频率资源浪费拥挤，基准台站布局不合理，数据不能共享，盲目竞争客户等。总而言之，目前的差分定位方式是一种分散式的，重复式的，小规模和低水平的利用卫星定位和无线通信信道资源的方式。这种方式的发展将给国家和城市的资源和信息的管理带来混乱。如果不建立统一的规模化的差分站网基础设施，则不仅是资源浪费，其后果也将是混乱的、灾难式的和不堪设想的。
    (2)城市管理现代化的必由之路
    城市管理现代化是一个大的复杂的动态开放系统，政府和有关部门必须实现对其中一些重要的动态变化进行及时、有效、连续的监控管理，例如，交通流量、公共安全、目标监控、区域环境、紧急事态应变等等，都必须在实时采集动态信息的基础上，作出快速分析判断决策。而且随着城市经济规模的扩大，现代化程度的提高，国际交流特别是深港交流的加强，这种需求也越来越多，涉及领域越来越广，对动态响应的要求越来越高。一个长期连续运行的卫星定位导航服务系统的建立，其长远目标之一就是对县、镇、乡村有关灾害、工程、交通、公安、保险、金融、河流、农田等方面的实时动态信息实现三维空间位置和时间方面的监控和管理。这种定位网络系统与各种现代通信网络系统有机的结合，通过快速信息的采集和传输，掌握城市社会、环境动态变化提高城市动态信息管理能力，提高城市应付紧急事件的能力，使城市保持有序、协调、稳定、健康的发展。目前世界上许多经济上具有相对独立性的城市如德国汉堡、加拿大多伦多、新加坡、香港等都已着手或正在建立基于GNSS技术的实时、连续、长期的定位导航网络系统，以此构成现代城市信息化管理网络的一个重要组成部分。
    (3)环境、灾害、安全监测的必要手段
    建立CORS网也是城市环境灾害、地质灾害检测的需要。城市化的结果，使得城市的环境，如大气、水源的质量变差；黄河流域的堤坝活动、岸基沉陷等。因此从保护环境、保护城市安全及防灾减灾角度来讲，也必须防患于未然，建立起长期的、连续的灾害监测系统，快速预报预防可能的紧急降雨，监测并预报构造断裂带的活动，监测并预报大型高层建筑物或其他大型工程及地表构造的变形。而一个长年GPS连续运行的跟踪站网，正好能全部满足这些要求。因此这一系统也是城市防灾减灾安全监控必不可少的基础设施。
   5 结语
    GPS连续运行参考站网是目前国际上主要的地面地理信息采集的基础设施，它不仅服务于测绘领域，还在地震监测、气象辅助预报、规划建设、交通导航、灾害防治等领域正发挥重要的作用，CORS系统具有鲜明的技术特点，它集成了卫星定位和通讯、有线及无线网络、气象采集等技术，形成了一个不间断地面信息源采集系统，成为坐标框架建设和维持的主要技术手段和基础设施。

    关键词：CORS