我国GNSS连续运行基准站网现状及分析

陈明 国家测绘地理信息局国家基础地理信息中心工程师

武军郦 国家测绘地理信息局国家基础地理信息中心副处长

专家视点

我国GNSS连续运行基准站网现状及分析

陈明 国家测绘地理信息局国家基础地理信息中心工程师

武军郦 国家测绘地理信息局国家基础地理信息中心副处长

国内GNSS连续运行基准站网建设全面展开，很多省、市建成或正在建设基准站网，大部分地区已经开始对社会提供服务。本文介绍了我国基准站网建设现状，对其存在的问题进行了深入分析，并就我国基准站网的统筹建设进行了探讨和思考。

GNSS 基准站网 现状 分析

1 引言

众所周知，以GNSS连续运行基准站是建立和维持国家和区域高精度静态、动态、地心、三维坐标参考框架的现代基础设施，是测绘基准体系和地理空间基础框架的核心，是国家空间数据基础设施的重要组成部分，可提供实时和准实时的集约化位置服务，改变原来分散的、行业相对独立的数据采集和事后处理服务模式，在国民经济建设、社会发展、国家安全和国防等方面都发挥着十分重要的作用。

CORS技术改变了传统的测绘手段，是国家空间数据基础设施的主要组成部分，可满足不同行业用户对精度定位、快速和实时定位、导航的要求，可及时地满足城市规划、国土测绘、地籍管理、城乡建设、环境监测、防灾减灾、交通监控、矿山测量等多种现代化信息化管理需求。

虽然GNSS连续运行基准站在我国的建设已经如火如荼，而且在国家层面、地方层面、商业层面都已有较大建设规模，但仍然显现出如下较深层的问题：

●建设的盲目性和跟从性导致系统之间彼此独立且投资回报低。

●资源与数据共享平台尚未建立，各地方和行业系统之间不能实现数据共享，造成资源浪费，不能发挥数据资源在源头性研究和社会服务方面的功能。

●站分布不均匀，东部沿海等发达省份较多，偏远省份较少等。

●站网管理没有统一要求。

等等，因此急需在今后的规划和政策导引下找出一条平稳、合理地发展GNSS连续运行基准站的道路。

2 建设规模

根据调研和统计，国内GNSS连续运行基准站从1992年武汉IGS站建立开始，经过20多年的建设与应用，在全国范围内建设规模将达2660站左右。目前，卫星导航定位基准服务系统主要通过国家重大基础设施项目、各省（市）自主投资建设以及其他行业部门自主建设，主要包括：

（1）国家级基准站网，主要包括国家现代测绘基准体系基础设施建设一期工程、927一期工程等。

（2）各省、直辖市、自治区以及地州测绘行政主管部门主导建设的区域级卫星导航定位服务系统，如江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合服务系统（简称“JSCORS”）、安徽省卫星定位综合服务系统（简称“AHCORS”）、深圳连续运行卫星定位服务系统（简称“SZCORS”）等。

（3）其他行业建设的基准站网，如中国地震局、国家测绘地理信息局等六部委联合建设的中国大陆构造监测网络；国家海洋局建设的中国沿海GNSS业务化观测系统在沿海56个海洋站增设的GNSS设施；中国气象局建设的预警工程、京津冀试验网等。

表1 国内基准站建设情况表

据统计，目前国内各类站网建设情况如表1所示，GNSS基准站分布情况则如图1所示。

图1 国内基准站建设分布图

3 现状分析

3.1 设备类型多样

由于各省CORS站网建设周期不一致，设备配置也不尽相同，但绝大部分省市级CORS站配置的GNSS设备为Trimble、Leica和Topcon3家品牌的，国产品牌如南方测绘、中海达在部分市级网络也有应用。由于设备升级更新以及多家厂商合作的情况存在，各省网内的设备型号也会有差别，如某省CORS网分期建设，虽然采用的设备都是统一品牌设备，但是由于前后型号不一致，性能也不一样；再如某省CORS网由于纳入了多家单位的站点，设备多样，国外、国产设备均有。由此可见，目前国内各省CORS网的设备类型多样，在建网和服务中应充分考虑设备和软件的兼容性。

3.2 观测场地利用和新建并存

CORS站的观测场地主要包括气象台、地震台、国土局（所）、建设局、新征土地、租用土地等几种方式。由于气象和地震部门的场地和网络方面存在运维保障方面的便利性和可利用性，目前各省CORS系统多和这两个部门合作共建。一般而言，CORS系统是由测绘地理信息部门主导或牵头建设，基准站建设、设备、软件以及技术支持均由测绘地理信息部门负责，气象或地震部门则负责提供气象台或地震台等观测场地、气象专网或地震专网等传输网络。除此之外，也有一些省份采用征地或租用的方式单独新建基准站，新建网络传输线路，或利用市级其他部门如规划、国土等部门已建的市级基准站。

3.3 网络接入方式不同

和观测场地相关，各省CORS的数据传输网络主要包括气象专网、地震专网、国土专网、单独接入网络等几种方式。其中和气象部门合作的省份，如河北、江苏、江西等，主要采用气象专网的方式进行数据传输，一般所有基准站的实时数据通过网络先传输到测绘地理信息部门，测绘地理信息部门和共建部门建立数据传输专线，然后再将数据文件转发给气象部门。一般来说，测绘地理信息部门能够通过数据专线实时控制各CORS站点情况，实现包括远程控制、监测等功能。

3.4 数据情况

CORS站的数据主要包括实时数据流和数据文件两种。其中，实时数据流是基准站实时传输到数据中心的，主要用于数据中心开展网络RTK等服务；数据文件可准实时或事后传输至数据中心，主要用于事后精密数据处理、坐标框架计算以及其他服务。实时数据流一般为1Hz，存储的数据文件采样率有15和30s两种。数据中心端的解算软件是与设备厂商品牌密切相关的，目前主要包括GPSNET、Pivot、Topnet、Spider等。

3.5 坐标框架计算方法不同

各省CORS坐标框架计算方法目前主要采用国内IGS站、部分周边国家GNSS连续运行基准站以及GPS A、B、C级点进行联测，得到基准网ITRF2005框架瞬时历元坐标和2000国家大地坐标系坐标。但各省CORS中心坐标框架处理方式不同，省级之间地心坐标框架存在系统性差异。为保持坐标框架的一致性和准确性，省级坐标框架应通过国家CORS站网建立与国家坐标框架的联系，并应随着国家坐标框架变化进行适时更新。

3.6 应用服务覆盖多行业

各省CORS系统运行后，可向各行业提供服务。从费用方面看，分为免费提供服务和收费服务两种方式，对于各省CORS中心建设的服务，目前有的独立运营，自负盈亏，如江苏；有的开始收费，但仍然由国家支撑，如山西；有的正在试运行或者免费服务，如福建、安徽等。从调研情况来看，各省的客户群数量较多，如果采用收费制度，将会解决一部分资金缺口，甚至能自负盈亏。从用户行业方面看，其服务可覆盖测绘、土地管理、规划、交通、水利、气象、电力、石油、勘察、天然气、国防等多个行业。

3.7 政策管理

CORS网作为国家重要空间地理基础设施，应制定相关政策规范管理、合理利用、资源共享。部分省份如山东、江苏在CORS系统政策管理方面，已经采取了一些措施，并取得了良好的效果，可为今后国家卫星导航定位服务系统统筹建设提供相关经验和参考。

3.8 共建共享情况

目前，各省CORS网的共建共享主要分为行业间共建共享和地区间共建共享两种。其中，行业间共建共享主要指测绘地理信息、气象、地震、规划等行业进行合作，共同参与建设和使用CORS系统；地区间共建共享主要包括省与市共建共享以及省与省之间共建共享。省市间一般采用并网运行、统一管理的方式实现共享，如山东省级CORS网纳入了济南、日照等市级CORS站点。省与省之间则一般采用各取对方相互接边区域部分站点数据的方式进行共享，如江苏、安徽、山东、上海、浙江等地形成的泛长三角地区CORS联合，共享相关之间接边区域的站点数据；辽宁、吉林、内蒙古和河北等省的共建共享建设也在筹划中。

4 问题及解决方案

4.1 加强政策引导

目前，卫星导航定位服务系统已开展了诸如基础测绘、局部地壳运动监测、网络RTK定位、气象辅助预报等方面的应用。但是，目前在国家层面尚未制定资源共享机制和信息安全策略等，造成了全国范围站网布局不合理、数据共享困难、重复建设以及信息安全薄弱等问题，给国家、省地市行政和资源信息管理带来了困难。

解决方案：一是制定和完善卫星导航定位服务数据资源共享机制，避免重复建设和应用壁垒；二是制定数据资源相关的统一标准，加强数据资源的共享交换，消除资源所有权对共享的限制。

4.2 北斗升级改造

目前，国内基准站大多数不能完全支持和兼容北斗卫星导航系统，一般依赖国外卫星系统，客观上带来安全隐患；且在站网运行过程中，由于电离层对卫星定位测量的影响不断加剧，基于单GPS的差分定位作业的可用性越来越差。

解决方案：以北斗技术应用的多模多频卫星定位技术是提高系统可用性的有效手段，也是解决高精度位置信息安全的途径。基于此，国家应加强投资，对国内所有基准站点逐步进行北斗地基增强系统改造。

4.3 全网统筹规划

目前，各省CORS站网的建设和服务没有国家层面上的统一规划，国家CORS站网的建设和服务总体上落后于各省的建设进度。分布上，各省系统的基准站分布不均匀，存在超短边、超长边，会影响系统的性能和效率；各系统处于独立运行状态之中，系统间存在网络和服务缝隙；部分系统的基准站相互重叠，甚至在一个地区有两个不同单位建立的独立CORS系统。

解决方案：全国卫星导航定位基准服务系统在运行服务过程中，要根据服务情况和应用效果，在重大工程、地质灾害多发、经济建设等重要及站点分布稀疏和信号服务不稳定等区域，重点加密布设GNSS基准站，优化GNSS基准站空间分布结构，形成全国大地基准框架无缝衔接、统一的大地基准坐标框架，提升全国卫星导航定位基准服务系统的运行服务能力。

4.4 统一坐标框架

由于各省CORS中心坐标框架处理方式不同，导致省级地心坐标框架存在系统性差异。采用不同方法获得省级坐标框架成果将导致省级间坐标框架不统一，也必将带来成果应用服务不一致；省级间CORS成果兼容性差，因此要求省级坐标框架必须通过国家CORS站网建立与国家坐标框架的联系，并应随着国家坐标框架变化进行适时更新，以确保各省级坐标框架的一致性。

解决方案：GNSS基准站是坐标框架的骨干和主要技术支撑，是框架中点位三维地心坐标的精度和动态性的保证。通过全国卫星导航基准服务系统统筹建设，汇集全国基准站的数据资源，经过整体数据处理和平差，得到高精度的基准站坐标、速度场和时间序列，可为国内卫星导航定位服务提供统一的、权威的国家空间基准框架。

4.5 开展全国服务

目前，我国基准站互相独立发展，各省独立建设CORS站网，基本上覆盖本省区域，与邻省未形成共享格局，造成省级之间边缘区域存在明显空白区、接边定位精度不统一、站网服务不均匀。全国范围内未形成连续可靠、全国无缝覆盖的服务。

解决方案：构建全国卫星导航基准服务系统，在全国开展广域米级、分米级和厘米级北斗差分实时服务，并实现数据实时共享交换，满足不同精度北斗导航定位用户的需求，推进卫星导航定位产业发展，促进和增强北斗导航卫星系统在测绘行业的应用与服务水平，提供位置服务和基础支撑。

5 结束语

针对上述目前国内CORS网存在的诸多问题，应从国家层面统一组织协调，开展全国CORS站网统筹建设工作。即通过资源统筹、技术融合，进一步完善现代测绘基准技术体系，优化我国国家连续运行基准站点分布与网型结构，在全国范围内建成框架统一、功能完备、分级管理、无缝衔接、服务高效的全国卫星导航定位基准服务系统。通过该系统，进一步提高信息化建设并提升测绘基准成果处理、分析和服务能力，满足数据成果服务与应用的无缝对接，最终形成覆盖全国的厘米级实时导航定位服务的能力，从而大大提升测绘工作为经济社会发展、国防建设和科学研究提供及时、可靠、精准的测绘地理信息保障服务的能力。

1 陈俊勇,张鹏.在中国构建全球导航卫星连续运行站网及其服务系统.测绘科学.2009

2 刘经南,刘晖.建立我国卫星定位连续运行站网的若干思考.武汉大学学报·信息科学版.2003,5

3 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.全球定位系统.2008

4 刘经南,刘晖.连续运行参考站网络—城市空间数据的基础设施.武汉大学学报·信息科学版.2003,6

5 陈俊勇,张鹏,武军郦.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.测绘学报.2007

6 陈俊勇,党亚民,程鹏飞.全球导航卫星系统的进展.大地测量与地球动力学.2007

7 陈俊勇.我国建立现代大地基准的思考.武汉大学学报·信息科学版.2002

8 牛之俊,马宗晋,陈鑫连等.中国地壳运动观测网络.大地测量与地球动力学.2002,8

9 武军郦,陈明.关于建立GNSS连续运行基准站网相关规范的思考.测绘通报.2013,5

Our GNSS Continuously Operating Reference Station Network Status andAnalysis

CORS construction in China is booming,many provinces,cities built or are building CORS network,most areas have begun to provide services to the community.This paper describes the status of the construction of CORS,indepth analysis of the problems of CORS,discuss and think about the plans for the building of our country’s CORS.

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2015-02-18）