云南省衛(wèi)星地基增強(qiáng)系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀*

史 珂，潘俊華，白云平，趙世成，王利黨，李 超

(1.云南省基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)中心，云南 昆明 650034；2.昆明人為峰科技有限公司，云南 昆明 650030；3.云南德成規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，云南 昆明 650030)

0 引言

地基增強(qiáng)系統(tǒng)基準(zhǔn)站是對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)觀測(cè)，并由通信設(shè)施將觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)或定時(shí)傳送至數(shù)據(jù)中心的地面固定觀測(cè)站?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)指一定范圍內(nèi)的若干個(gè)(大于3個(gè))GNSS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，以提供位置服務(wù)為核心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。從基準(zhǔn)站間的距離、分布范圍及實(shí)現(xiàn)功能來(lái)講，基準(zhǔn)站網(wǎng)可以分為全球網(wǎng)、國(guó)家網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、工程網(wǎng)4類(lèi)網(wǎng)。目前，在云南省范圍內(nèi)，存在云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)、千尋位置服務(wù)網(wǎng)、中國(guó)移動(dòng)HAP網(wǎng)、云南省地震測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)四大覆蓋全省的區(qū)域基準(zhǔn)站網(wǎng)。

1 各區(qū)域基準(zhǔn)站網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)YNCORS

云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)建設(shè)項(xiàng)目是云南省基礎(chǔ)測(cè)繪“十二五”規(guī)劃的主要任務(wù)和重大專(zhuān)題項(xiàng)目，項(xiàng)目預(yù)算總投資1.09億。按照“統(tǒng)一規(guī)劃、分級(jí)布網(wǎng)、分級(jí)處理”的原則，云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)歷經(jīng)7年陸續(xù)建成組網(wǎng)，2018年2月6日，原省測(cè)繪地理信息局召開(kāi)新聞發(fā)布會(huì)，宣告云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)最終建成，面向社會(huì)正式服務(wù)。

云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)項(xiàng)目建設(shè)取得3項(xiàng)成果。一是建成了由238座連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站組成的網(wǎng)絡(luò)，這些基準(zhǔn)站以接收北斗導(dǎo)航衛(wèi)星為主，同時(shí)能夠接收GPS、GLONASS、GALILEO等衛(wèi)星系統(tǒng)。二是建成了1個(gè)省級(jí)控制中心和16個(gè)州市級(jí)分控制中心，其中YNCORS省級(jí)控制中心負(fù)責(zé)全省系統(tǒng)正常運(yùn)行和對(duì)外服務(wù)，提供2000國(guó)家大地坐標(biāo)實(shí)時(shí)位置服務(wù)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行定期巡查維護(hù)和檢測(cè)檢修，對(duì)相關(guān)設(shè)備設(shè)施進(jìn)行定期更新；YNCORS州市級(jí)分控制中心負(fù)責(zé)本行政區(qū)內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站的日常運(yùn)行維護(hù)，提供本地區(qū)的地方坐標(biāo)定位服務(wù)。三是建成了YNCORS通訊系統(tǒng)，主要是基準(zhǔn)站至各級(jí)數(shù)據(jù)中心、省級(jí)數(shù)據(jù)中心至州市級(jí)分?jǐn)?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)通訊專(zhuān)線，以及各級(jí)數(shù)據(jù)中心和用戶終端之間的發(fā)布服務(wù)。在建設(shè)云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)的同時(shí)，進(jìn)行了區(qū)域似大地水準(zhǔn)面精化建設(shè)，達(dá)到了全省壩區(qū)5 cm、山區(qū)10 cm的高程精度。YNCORS基準(zhǔn)站網(wǎng)分布如圖1所示。

圖1 云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)基準(zhǔn)站分布Fig.1 Distribution of reference stations of YNCORS

1.2 千尋位置服務(wù)網(wǎng)

千尋位置由中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)和阿里巴巴集團(tuán)于2015年8月共同發(fā)起成立，注冊(cè)資本20億元，公司致力“通過(guò)北斗地基一張網(wǎng)的整合與建設(shè)，構(gòu)建位置服務(wù)云平臺(tái)，以滿足國(guó)家、行業(yè)、大眾市場(chǎng)對(duì)精準(zhǔn)位置服務(wù)的需求”，提供厘米級(jí)定位、毫米級(jí)感知、納秒級(jí)授時(shí)實(shí)時(shí)服務(wù)，是數(shù)字時(shí)代時(shí)空智能基礎(chǔ)設(shè)施。

目前，千尋位置已經(jīng)在全球擁有2 500多座北斗地基增強(qiáng)站。在云南省境內(nèi)，千尋位置有基準(zhǔn)站180多個(gè)，基本覆蓋云南省大部分區(qū)域。部分未覆蓋區(qū)域有：金平縣、綠春縣、孟連縣、寧蒗縣、玉龍縣、香格里拉市、德欽縣、貢山縣、盈江縣等。

1.3 中國(guó)移動(dòng)HAP高精度衛(wèi)星定位基準(zhǔn)站網(wǎng)

近年來(lái)，中國(guó)移動(dòng)重點(diǎn)發(fā)力5G自動(dòng)駕駛，并以5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)、高精度定位網(wǎng)、車(chē)路協(xié)同網(wǎng)三張網(wǎng)支撐，推動(dòng)自動(dòng)駕駛快速落地?！?G+高精定位”系統(tǒng)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)提供亞米級(jí)、厘米級(jí)、毫米級(jí)高精度定位服務(wù)，構(gòu)建全天候、全天時(shí)、全地理的精準(zhǔn)時(shí)空服務(wù)體系，用于車(chē)輛管理、車(chē)路協(xié)同、自動(dòng)駕駛、自動(dòng)泊車(chē)等交通領(lǐng)域，賦能數(shù)字社會(huì)發(fā)展。

目前，中國(guó)移動(dòng)HAP已經(jīng)在全國(guó)建設(shè)4 400多座高精度定位基準(zhǔn)站。在云南省境內(nèi)，中國(guó)移動(dòng)HAP高精度定位基準(zhǔn)站正在建設(shè)的有200多個(gè)，基本覆蓋云南省大部分區(qū)域。

1.4 云南省地震測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)

地震臺(tái)網(wǎng)是應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害的基礎(chǔ)，是監(jiān)視地震事件和測(cè)定發(fā)震時(shí)刻、震中位置、地震強(qiáng)度的直接手段，是地球科學(xué)研究的基礎(chǔ)。按照觀測(cè)手段分為測(cè)震臺(tái)網(wǎng)、形變臺(tái)網(wǎng)、電磁臺(tái)網(wǎng)和地下流體臺(tái)網(wǎng)，其中以衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)(GNSS)觀測(cè)為主的高精度、高時(shí)空分辨率觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)基本建成，覆蓋全國(guó)。目前，云南省測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)由56個(gè)固定測(cè)震臺(tái)站、1個(gè)省級(jí)測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心和1個(gè)火山地震臺(tái)網(wǎng)中心組成，測(cè)震臺(tái)網(wǎng)示范工程有在建臺(tái)站20個(gè)。云南省地震臺(tái)站網(wǎng)GNSS基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)運(yùn)行，主要用于監(jiān)測(cè)大陸地殼運(yùn)動(dòng)形變、重力場(chǎng)形態(tài)及變化、研究地殼運(yùn)動(dòng)的時(shí)空變化規(guī)律、地震短臨階段的地殼形變時(shí)空變化特征以及現(xiàn)代大地測(cè)量基準(zhǔn)系統(tǒng)的建立和維持等，目前不發(fā)布實(shí)時(shí)位置服務(wù)。

2 問(wèn)題與機(jī)遇

2.1 云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)

由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)的制約和其他歷史條件的限制，云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)(YNCORS)存在如下問(wèn)題：

1)由于分區(qū)分期建設(shè)，造成YNCORS建設(shè)周期偏長(zhǎng)，采用的設(shè)備品牌多樣，設(shè)備的維修更新及更新時(shí)點(diǎn)周期較為復(fù)雜；

2)YNCORS基準(zhǔn)站多為樓頂站點(diǎn)，地面站點(diǎn)較少，在維持框架基準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)地殼板塊運(yùn)動(dòng)等方面稍顯不足；

3)YNCORS建設(shè)采取分級(jí)布網(wǎng)、分級(jí)處理的原則，基層運(yùn)維機(jī)構(gòu)和運(yùn)維人員缺失，管理不到位，一系列的制度規(guī)范需要進(jìn)一步完善和健全，省級(jí)中心和州市分中心管理范圍和職責(zé)功能需要進(jìn)一步理順；

4)在應(yīng)用推廣方面，目前YNCORS主要是相關(guān)測(cè)繪資質(zhì)單位在使用，應(yīng)用層面較窄，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)開(kāi)放，探索亞米級(jí)服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)，向社會(huì)大眾開(kāi)放服務(wù)。

YNCORS的機(jī)遇在于：該系統(tǒng)是維持云南省統(tǒng)一的現(xiàn)代大地坐標(biāo)系統(tǒng)與空間框架的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是全省唯一、權(quán)威、標(biāo)準(zhǔn)、三維的定位基準(zhǔn)服務(wù)網(wǎng)。截至2019年年底，YNCORS直接為經(jīng)濟(jì)總值約十億元的工程項(xiàng)目提供了高精度定位服務(wù)，間接產(chǎn)生社會(huì)服務(wù)總值上千億元。YNCORS的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了全省測(cè)繪基準(zhǔn)框架的建立和維持，改變了傳統(tǒng)測(cè)繪“工作量大、任務(wù)繁重、數(shù)據(jù)采集和更新周期長(zhǎng)”的痛點(diǎn)，為地理國(guó)情監(jiān)測(cè)、不動(dòng)產(chǎn)登記、農(nóng)經(jīng)權(quán)確權(quán)、第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查、中緬石油管道建設(shè)、滇中引水、易地扶貧搬遷、生態(tài)紅線劃定、智慧城市建設(shè)等重大項(xiàng)目提供了重要保障，在自然資源管理、國(guó)土空間規(guī)劃、城市建設(shè)、交通物流、環(huán)境監(jiān)測(cè)、防災(zāi)減災(zāi)、應(yīng)急保障等相關(guān)行業(yè)或領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。除了上述應(yīng)用外，結(jié)合YNCORS平臺(tái)、天地圖.云南、北斗自動(dòng)化監(jiān)測(cè)等申請(qǐng)了“基于北斗YNCORS+地理信息服務(wù)平臺(tái)應(yīng)用研究項(xiàng)目”科技專(zhuān)項(xiàng)，完成了基于北斗YNCORS+地理信息服務(wù)平臺(tái)搭建，融合YNCORS系統(tǒng)與天地圖.云南平臺(tái)為用戶提供位置服務(wù)和地理信息服務(wù)。搭建基于北斗天線陣列技術(shù)地理國(guó)情監(jiān)測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，推動(dòng)了北斗在邊疆地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，為人民生命財(cái)產(chǎn)安全提供保障，促進(jìn)民族團(tuán)結(jié)合作。

2.2 千尋位置網(wǎng)

千尋位置網(wǎng)存在問(wèn)題在于：運(yùn)維服務(wù)響應(yīng)及時(shí)性問(wèn)題；高程服務(wù)發(fā)布問(wèn)題；處理好基礎(chǔ)設(shè)施、服務(wù)和產(chǎn)品的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

千尋位置網(wǎng)的機(jī)遇在于：全國(guó)一張網(wǎng)，一次申請(qǐng)全國(guó)通用，比各省級(jí)CORS網(wǎng)具有優(yōu)勢(shì)；在社會(huì)化服務(wù)領(lǐng)域，如智能駕駛、精準(zhǔn)作業(yè)、公共服務(wù)、位移監(jiān)測(cè)等解決方案的開(kāi)拓和應(yīng)用上較為靈活。

2.3 中國(guó)移動(dòng)建設(shè)HAP

中國(guó)移動(dòng)建設(shè)HAP高精度定位網(wǎng)主要用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，目前還未全面建成投入使用，它存在的問(wèn)題在于：高精度定位網(wǎng)功能定位不清晰，室內(nèi)定位及復(fù)雜場(chǎng)景等定位技術(shù)沒(méi)有得到徹底解決，大規(guī)模車(chē)道級(jí)高精細(xì)電子地圖沒(méi)有上市，單靠HAP高精度定位網(wǎng)難以發(fā)揮在自動(dòng)駕駛中的作用。

中國(guó)移動(dòng)HAP的機(jī)遇在于中國(guó)移動(dòng)強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)和用戶群落，主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面：

1)自身?yè)碛懈呙芏鹊?G蜂窩網(wǎng)，能夠支持時(shí)延低、帶寬大、可靠性高的通信，滿足自動(dòng)駕駛過(guò)程中的車(chē)路協(xié)同感知、信息交互和車(chē)輛高精度定位等需求。

2)依托遍布各地的通信基站，融合四千多個(gè)高精度定位導(dǎo)航基準(zhǔn)站，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)厘米級(jí)、靜態(tài)毫米級(jí)的定位。

3)高精度定位基準(zhǔn)站都已納入現(xiàn)基站網(wǎng)管理，提供7*24 h的運(yùn)維，保障導(dǎo)航定位的高可靠和高可用性。

2.4 云南省地震測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)

云南省地震測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)是專(zhuān)業(yè)級(jí)的連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)，主要用作事后處理和研究，不發(fā)布實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航服務(wù)，此處不作討論。

3 共建共享

受制于行業(yè)政策和投資渠道，云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)基準(zhǔn)站網(wǎng)、千尋位置網(wǎng)、中國(guó)移動(dòng)高精度定位網(wǎng)、云南省地震測(cè)震臺(tái)站網(wǎng)基本都是獨(dú)立成網(wǎng)，這種建網(wǎng)方式簡(jiǎn)單、統(tǒng)一，涉及單位少，無(wú)須共享機(jī)制，但建設(shè)和維護(hù)成本比較高，不同部門(mén)不同行業(yè)間存在大量重復(fù)投入和重復(fù)建設(shè)。筆者通過(guò)巡查云南省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位服務(wù)系統(tǒng)基準(zhǔn)站發(fā)現(xiàn)，在云南省境內(nèi)上述4大基準(zhǔn)站網(wǎng)，許多基準(zhǔn)站相距很近，甚至就在同一棟樓，如某棟大樓樓頂同時(shí)存在3個(gè)專(zhuān)業(yè)基準(zhǔn)站。因此，亟待政府牽頭整合資源，不同行業(yè)不同部門(mén)之間進(jìn)行跨區(qū)域、跨部門(mén)的聯(lián)網(wǎng)和資源共享協(xié)調(diào)，制定共建共享協(xié)議，解決基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)共享策略、服務(wù)質(zhì)量保障等問(wèn)題，適當(dāng)冗余，有效地避免重復(fù)投資和重復(fù)建設(shè)問(wèn)題。這不但會(huì)提升衛(wèi)星導(dǎo)航定位相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用水平，還會(huì)衍生一系列具有增值潛力的應(yīng)用領(lǐng)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要分析了云南省內(nèi)各大衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站的發(fā)展現(xiàn)狀和問(wèn)題及機(jī)遇，提出資源整合、共建共享的思路。衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站系統(tǒng)作為一種空間定位基礎(chǔ)設(shè)施，目前主要集中于常規(guī)測(cè)繪、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、物流監(jiān)測(cè)、應(yīng)急救援等，專(zhuān)業(yè)位置服務(wù)是其應(yīng)用的主要方面，接下來(lái)會(huì)被用于航空航天、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警、大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能交通、自動(dòng)駕駛等其他行業(yè)和領(lǐng)域?；鶞?zhǔn)站網(wǎng)已經(jīng)跨過(guò)測(cè)繪學(xué)科，與通信、氣象、地震、交通等學(xué)科融合，進(jìn)而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。