徐声鑫

摘 要：GNSS连续运行系统其主要以GNSS技术为核心构建的永久性观测系统。基于该系统长年累月的不间断监测技术，可以实时提供区域地壳、电离层以及导航定位等多项基础数据服务。此次以某地区连续运行GNSS基准站系统建设为例，对其布网设计、基准站建设以及网络通讯等内容建设进行分析。此外，基于该系统可以有效实现对该地区地壳运动、垂直变化以及重力变化的监测，对于当地地震监测预报等具有重要意义。

关键词：GNSS；地震监测；基准站

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）23-0178-02

近些年，随着人造卫星技术以及电子科技技术的高速发展，基于空间大地测量技术逐渐为人们所接受并得到广泛应用。GNSS技术较好的测量精度、准确的时间系统以及较低的建造成本使得其成为当前相关领域研究的热点。而地震作为重大自然灾害之一，往往会给受灾区域带来巨大经济损失以及人员伤亡，因此对其进行监测预报尤为重要。而基于GNSS技术可以有效实现对地震前兆信心的获取，此外其丰富的功能扩展接口，可以同时为地质部门、气象部门以及交通部门等提供服务。由此可见GNSS基准站的建设为地区稳定发展具有重要意义。此次就某GNSS基准站建设相关细节以及应用进行分析，希望可以为相关单位提供参考借鉴。

1 GNSS运行系统建设

1.1 基准站布局原则

GNSS基准站的建设其核心为GNSS技术，而该基准站同时还需要为当地提供高精密水准、高精密重力以及高精度的当地地壳三维运动实时监测数据网，覆盖面较广。因此依据需要该高精度GNSS基准站，需要同时满足以下几个方面：首先，该站可以为当地提供高分辨率的环境构造时空参数信息，为当地区域网的构建提供绝对精确坐标，为当地地震重点预警区域提供高时空分辨率实时监测；其次基于该地区GNSS系统可以与国家CORS以及周边CORS网进行互联，从而更好获取该区域以及以及周边区域的地壳变化特点，同时对大面积地震预警做好准备；最后基于基站建设应当可以提供，重力、精准水准测量值以及为当地社会提供精确时间与导航等功能。

依据以上几个要求点，故该基准站的布局应当秉从以下几个原则，即采取综合优化布局形式，采用总体均匀重点加密的布网形式，对于人群相对密集，区域地位价值相对较高地区应当重点布局，而对于地广人稀区域则可以适当进行稀疏化布局管理；该系统的建设主要仍旧以监测断裂带的运动为目的，因此在其次级活动区域内部均匀布点，在活动相对活的断裂带两侧以及边界上应当适当进行加密；此外该基准站的建设应当符合当前国际标准，并基于已有的GPS基站进行搭配，避免重复构建，尽可能节省投资成本。

1.2 基准站建设要点分析

依据该地区实际需要，共假设了25个基准站以及3个可移动基准站。通过野外勘测以及对当地地理环境与地理构造特点的分析明确基准站的架设位置。依据布网原则，部分基准站其架设主要用于对潜在地震隐患的监视，故其中一部分基准站主要架设于地震断裂与盆地边界大断裂带边界位置，并依据当地孕震形式与特点通过平行与垂直断裂的三角网布网手段构建较为密集的台阵，站与站之间的平均间距控制为80千米。此外，充分考虑到大地构造的连续性特点，在山地以及鄂尔多斯应力场也构建了基准站。此次可移动建站的布局，可以很好满足当地对于危险区域的应急地震观测，基于快速移动可以对基准站布局相对稀疏区域进行补给，继而提高基准站的密度，大大提高基准站的预测可靠性。

1.2.1 观测室及其系统构造

观测室的构建应当依据“陆态网络”土建相关标准建设，施工现场应当安排专业监理人员，确保工程的施工质量以及工程建设周期。此次该基站观测系统主要涵盖：GNSS基准站墩标、水准点位以及重力墩标几个部分，而其中GNSS基准站墩标又有基岩墩标以及土层墩标两个部分。此次针对该GNSS基准站墩标主要采用基岩墩标，而土层墩标应挖深深度超过20米；针对该系统天线的布控，此次则采用扼流圈天线技术，针对GNSS系统接收机的选择，则主要采用Trimble NetR9多星多频接收机；针对气象三要素的布控，其主要用于对基准站周边以及内部温度、气压以及环境湿度的实时监测。

1.2.2 供电系统与防雷系统的架设

供电系统是确保整个系统稳定运行，实现全天候监测的关键。因此针对供电系统应当进行充分设计考量，此次供电系统主要涵盖观测系统与通信系统的供电、基于平衡式供电系统模式即常见的直流供电系统进行供电，其主要由一台自动充供电系统以及两组蓄电池系统构成，数据备份以及监控系统的供电设备主要有市电供电及UPS不间断供电系统进行供电。

实际基准站的架设位置往往在户外，且架设地点环境复杂，必要的防雷措施可以使其免遭雷击等可能。此次基准站针对避雷系统建设主要包括，建筑物的避雷措施、供电系统的防雷措施以及传输线路和观测设备的防雷几个部分。针对建筑物的防雷措施，主要采用具有较好的接地性能的铜质避雷针以及接地电网；而针对供电避雷系统则采用B+C级别的电源防雷设备；传输线路依据其特性，此次采用网络防雷器规避潜在雷击；而基于馈线避雷设备则此次主要用于对观测设备的防雷方面。

1.2.3 系统数据备份与监控安装

大量基站的建设，其主要目的是获得当地实时潜在地震数据信息以及其它相关信息。因此针对信息的实时存储与统计分析尤为关键。此次GNSS基准站的建设，针对数据存储备份主要采用NAS存储介质用于对基准站所接收以及观测到的数据进行实时备份存储，当通讯线路出现问题时，基于该存储功能可以发挥巨大作用。监控系统的架设可以帮助观测室人员更好对基準站现场情况进行直观了解，并对基准站事故进行实时预报。因此针对每个基准站架设必要的监控设备，观测其周边安全情况并对站内GNSS接收机的工作情况进行及时了解与预警十分必要。

1.3 数据中心构建

此次数据中心其在整个GNSS系统中担负重要职责，其主要用于为全网数据传输、分析处理以及管理等方面提供服务。基于该数据中心为整个区域连续观测系统的运行管控以及日常数据处理等提供服务。此外，该数据中心同时肩负数据资料共享、并对当下各个基准站监测体系进行远程监控以及线上修复等功能。由此，该数据中心主要划分为多个数据系统，主要包括数据集成系统、监控系统、数据交流系统以及数据管理和存储、共享系统。其中数据监控系统主要针对该地区GNSS连续观测系统的观测、通信以及数据通信等方面的处理与管控等，从而确保该系统可以实现正常不间断运行。如图1所示为该GNSS数据中心网络拓扑结构示意图。

2 连续运行GNSS基准站系统运用分析

与其它地区基准站建设类似，该基准站系统的建设在地震预测、区域地壳运动变化、地球物理正反演变、数字化城市构建以及对流程、时间服务、定位导航等方面具有十分重要意义。该基准站系统的建设已经累计积累了多年原始数据，通过GAMIT/CLOBK高精度专业解析，获得了这些基准站的精确三维数据坐标。基于该高精度GNSS系统，可以实现毫米级别的水平精度，厘米级别的垂直精度，完全可以满足时下有关部门对于测绘精度的需求。

2.1 地震预报与大地水准面精算

该GNSS系统可以全天候24小时不间断运行，进而获取该区域实时、准确的三维数据信息，并基于该数据信息构建当地地壳水平运动以及应力应变场信息，结合构造背景与断裂活动等数据信息继而为当地地震孕育情况以及地震发展情况进行分析预测。

该GNSS系统在水平方向精度很高，已经达到毫米级别，而在竖直方向上由于测量的是大地高度，因此与常规的水准测量获取的正常高存在一定的区别。基于有效措施提高GPS垂直精度，一直以来使人们研究难点。而基于GNSS连续运行系统将水准点与重力点相结合，可以联合进行大地水准面的精算分析，进而有效提高该系统在垂直方向上的精度级别，为当地大地测量基准奠定基础保障。

2.2 实时动态定位与去与灾害研究

RTK技术又称为虚拟参考站技术。基于GNSS系统可以基本实现对地区的全覆盖，其测量精度可以达到厘米级别，因此完全可以满足诸如水暖管线测量、电力线路的测量等需要。此外，基于该系统也可以用于各种点位放样监测，常见比如应用于公里轴线放羊、工程桩基的放样等方面。此外，基于该系统的基准网络，还可以进行地形图网的测绘等工作。对于该地区地质灾害较多情况，尤其针对地震、泥石流滑坡以及地裂缝较多区域，自然灾害的发生势必会给当地群众带来经济损失与人员损伤，而基于该GNSS预警系统则可以对当地地质灾害进行提前预警，继而对地质灾害演生规律进行分析并切实找寻出地质灾害发生的方式与预警，继而避免地质灾害带来的损失，规避地质灾害。

3 结语

针对地区投入建设GNSS连续运行系统，可以很好服务当地群众，为当地防灾减震等提供预警服务，同时也为当地地质灾害、互动断裂分布以及当地地壳运动形式等提供重要数据基础服务。目前，随着地区经济的发展，构建数字化现代城市是未来发展趋势。基于该GNSS系统可以为当地数字化城市建设提供保障，凭借其高精度测绘技术可以为城乡规划、国土规划以及当地经济发展等提供重要保障。此外，基于该技术互联与数据共享，其可以与国家数据库以及国际数据进行实时数据共享与分析，继而为国家乃至全球地壳运动数据以及地质灾害预警等提供技术保障，未来随着通信技术以及电子技术的不断完善与提高，GNSS系统其灵敏度、精确度以及可应用性等方面勢必将得到更大提高，进而为人类提供更为可靠、精确的服务。

参考文献

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