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基于阿里云的CORS技术在特高压输电线路测量中的应用
作者：周新军 程义平 陈功 张建 欧阳亚 来源：《绿色科技》2018年第10期
摘要：研究了基于阿里云的单基站CORS系统的使用方法，在特高压线路中工程中进行了试验，并检验了定位精度。通过试验表明：该技术能够满足特高压输电线路测量的要求。 关键词：连续运行参考站;单基站;精度测试;实时动态差分 中图分类号：TM855 文献标识码：A
文章编号：1674-9944（2018）10-0219-06 1引言
随着国家对于环保问题的重视，对于清洁能源的需求越来越大，需要将我国西南部的水电、西北的风电输送到我国东部、南部发达地区，利用世界领先的特高压输电线路工程进行远距离跨区输电的情况越来越多。一般一条特高压线路路径长达2000多km，并且特高压输电线路施测走廊范围越来越大，作业环境也越来越复杂，很多在边远地区、人迹罕至，作业难度相当大。同时，工期的要求反而越来越高，勘测设计的作业周期压缩的厉害。因此，寻找一种新的测量方法用于特高压输电线路测量变得十分必要。
随着GNSS定位的发展，RTK技术在各种测量工程中广泛应用用，它具有实时、快速、高精度的特点，然而常规RTK采用电台传输信号，定位精度会随着距离的增加而降低。根据多年的工程实践，常规电台的作业范围不超过10km。虽然公用CORS技术能解决距离问题，但公用CORS不能覆盖某些偏远地区;另外某些地区申请手续繁琐，难以满足工程施工单位流动环境下的使用需求。
因此，针对特高压线路路径长、时间紧、任务重、作业条件恶劣、人员紧张的现状，为了提高测量效率，采用临时建立连续运行基站的方式，能增大数据传输范围，减少外业人员，提高了工作效率，为特高压线路测量提供方便、高效、高精度的定位模式。 2单基站CORS技术
连续运行参考站系统（Continuously OperatingReference Stations，CORS）是网络技术与GNSS定位技术、现代大地测量、地球动力学交叉融合的产物，通过建立一个或多个连续运行
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的GNSS参考站，利用网络技术，实时或准实时地向用户提供定位数据。一般来讲，CORS系统由基站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航数据播发系统、用户应用系统五部分组成，各基站与监控分析中心间通过数据传输系统连接成一体，形成专用网络。
对于长距离特高压输电线路而言，根据实际情况建立临时CORS基站能够发挥GNSS测量系统的最大效能。按照基站的数量可以分为单基站CORS以及多基站CORS。对于50 km左右的线路，建立单基站CORS即可，对于超过50 km的长距离线路，需要沿线布设多基站CORS。
单基站CORS测量系统中只有一个基站，类似于一加一或一加多的RTK作业方式，只不过基站由连续运行的基站代替。能通过网络在线查看卫星状态、存储静态数据、实时向Internet发送差分信息以及监控移动站作业情况。基站不间断地连续观测GNSS的卫星信号以获取该时间段和该地区的“局域精密星历”及其他改正参数，按照用户要求将数据打包存储并把CORS站的卫星信息传输到服务器上的指定位置。移动用户接收当地卫星的信号，解算出自身的地理位置，并将这些信息通过GPRS/CDMA/3 G/4G通信模块发送到服务器。移动站用户访问服务器，获取CORS站提供的差分信息，同时自身也采集GNSS数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，得到厘米级的定位结果.
单基站CORS- RTK是一种实时动态相对定位的技术，通常采用双差观测值，在RTK实际测量中，主要靠限制流动站和基准站之间的距离以便使两站上的卫星轨道误差、电离层延迟和对流层延迟可能保持一致，从而使求了双差后的上述因素可略而不计，以保证最终的定位精度。而多路径误差、测量噪声等，由于与距离无关，因而难以根据基准站的值进行内插，而必须采用良好的观测环境、选择性能较好的接收机等方法将它们的影响限制在误差允许的范围之内.
由于长距离输电线路作业区呈狭长带状分布，一般应沿线路布设一定数量的GNSS基站。多个基站联动作业，相邻之间的距离不大于50km，各基站将观测数据传送到同一服务器。对多台基站的观测数据进行联合解算，尽可能消除区域内流动站观测数据的系统误差（如电离层、对流层等因素的影响），从而获得高精度的测量结果。
流动站作业时，将观测的位置信息传输到服务器，服务器计算流动站与各个基站之间的相关位置关系，将距离最近的基站差分数据传输给流动站。在多基站CORS覆盖作业区进行测量，流动站能够获取离距流动站最近的基站差分数据，得到最佳的测量精度，从而解决一致性的问题。
单基站GNSS差分系统的定位原理与常规RTK作业模式基本一致，与其相比，具有明显优势：数据提供类型丰富，既能提供事后处理需要的原始观测数据，同时又能发布高精度载波相位差分信号以及伪距差分信号;通讯方式上，能够提供网络传输和常规无线电台等多种通讯方式，既保证了数据链的高效传输，又提高传输距离。
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3基于阿里云CORS应用
单基站CORS测量系统包括基站、服务器以及流动站三部分组成。RTK基站数据通过WIFI GPRS、3G、4G等网络传输到一台具有固定IP地址的远程端服务器，接收到数据的这台服务器再通过数据管理软件将这些转发给连接到此服务器的流动站，从而实现动态测量。常规单基站CORS测量系统往往采用自建设服务器的模式，成本很高，技术难度大，后期需要专人维护，移动困难，很难适应大区域流动作业的要求。
随着云技术的发展，云存储、云计算已经变得非常成熟，公有云服务越来越方便、快捷、高效、稳定。利用公有云的强大存储、计算能力，单基站CORS测量系统已经不需要自建服务器，就能获得强大的服务器。目前很多公司企业提供商业服务器租用服务，其中阿里云服务器（Elastic Compute Service简称ECS）就是其中的领先者，阿里云服务具有简单、高效的特点，处理能力可弹性伸缩的计算服务。利用阿里云服务器，省去昂贵的服务购置费用，也无需专人维护，使用方便，运行成本低，能快速构建更稳定、安全的应用，提升运维效率，极大地降低系统建设成本，使流动单基站CORS测量系统成为可能。 3.1系统构成
采用天宝GNSS设备，基于阿里云服务器构建单基站CORS测量系统，保证基站与流动站能够稳定访问阿里云服务器，能够在服务器上安装数据交换软件，确保观测、计算数据能够接收、转发。本系统利用阿里云的虚拟化调度优势，规避不同网络运营商之间可能造成的网络瓶颈。本系统对接入的流动站没有台数限制，一个端口可以接多台流动站;可以连接多台基站，实现多基站数据的转发，数据的分流。 3.2阿里云设置
首先对阿里云进行设置，并将TSM（TrimbleStreaming Manager）安装在阿里云服务器上，该软件是针对天宝GNSS设备数据流的管理软件，作用相当于数据转发器，实现数据流的接收并转发。
租用阿里云服务器，能够获得稳定的服务器，具有固定的IP地址，基站以及流动站能够通过通信网络进行自由访问。对服务器进行安全配置，特别需要注意端口设置，要求端口成对出现，使观测数据得以通过转发。IP地址输入公网IP地址（购买的云服务器IP地址），用户名使用Administrator，密码使用阿里云自定义密码，然后在服务器上安装TSM软件。 3.3TSM设置
在TSM中增加转发规则，分别配置Incoming、outgoing，使基站、流动站能够进行数据交换。在数据中心服务器中安装TSM软件，通过添加“Router”模块，配置为被动形式（passive），见图1。