武军郦，陈 明

(1.国家基础地理信息中心，北京100048;2.国家测绘地理信息局导航与位置服务重点实验室，北京100048)

一、引 言

随着空间技术和通信技术的发展，全球导航卫星系统(GNSS)相关技术已经逐渐成为导航、定位领域的主要手段，而且占据了广阔的市场。而网络RTK技术的出现，又为GNSS技术的应用拓展了一个高精度、高效率、高可靠性的应用空间。在GNSS技术和网络信息技术不断完善的基础上，我国GNSS连续运行基准站网建设已全面展开。北京、香港、上海、深圳、天津、武汉、昆明、成都等地已建立了城市的服务系统，广东、江苏、浙江、河北、山西、江西、福建、安徽、山东、湖南、广西、内蒙古、河南、湖北、贵州、吉林等省份已建成或正在建设覆盖全省的连续运行卫星定位综合服务系统，部分省市基准站网已经开始对社会提供服务。此外，国家发改委也组织实施了面向全国的基准站网项目，其中“中国大陆构造环境监测网络”项目已建设完成，“国家现代测绘基准体系基础设施建设”也已正式启动，目前正在建设当中。

二、相关规范现状

连续运行基准站网可以维持相应区域的高精度、三维、地心、动态坐标框架，提供集约化的定位和导航服务，可广泛服务于国家大地基准、气象、地球动力学、地学灾害监测，以及位置服务等领域。但由于地区和行业差异，各部门在建设GNSS连续运行基准站网时技术要求不尽相同，相互之间也不能实现数据共享，有些地区存在重复建设、资源浪费的现象。因此需要制定相关技术规范，明确规定基准站选址、基建、设备配置、数据管理系统、数据处理系统、产品服务系统等诸多环节的技术要求，并在数据采集方式、数据存储格式、信号编码和传输格式等大的方面提出统一格式，使基准站网的建设、管理和运行规范化、制度化，改变过去多样化、无统一标准的建设，使各系统在全国范围整体应用上充分发挥其作用，实现节约资源、信息共享［1］，并为大地测量基础设施建设、国家框架基准的维护奠定基础。

针对上述问题，国家测绘地理信息局于2005年颁布了测绘行业标准《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》(CH/T 2008—2005)，并在此基础上，编制了国家标准《全球导航卫星系统连续运行基准站网技术规范》(GB/T 28588—2012)，对GNSS连续运行基准站的建设和技术提出了明确的要求，并已通过国标委审查，将于近期正式颁布实施。

三、站网分类

依据建设管理形式、任务要求和应用范围，连续运行基准站网可分为国家连续运行基准站网、区域连续运行基准站网、专业应用网［2］。

国家基准站网是国家地理空间信息的重要基础设施，应覆盖我国领土及领海，其布设密度视板块构造、地质稳定等情况，在全国范围内均匀分布、站间距100～200 km，用于开展全国范围内高精度定位、导航、卫星定轨，以及工程建设和科学研究等，可满足国家地心坐标参考框架建设的需要，并兼顾社会发展、经济建设、自然条件和定位服务需求等因素。

区域基准站网是省、市、自治区等区域地理空间信息的重要基础设施，用于维持和更新区域地心坐标参考框架，开展区域内位置服务和相关信息服务。区域地心坐标参考框架应与国家地心坐标参考框架保持一致。区域基准站网的基准站布设密度按实时定位服务精度的不同选择站间距离，利用现代RTK技术，基准站间距离可达到70 km，由于我国南方地区电离层活动比较频繁，因此在基准站间距离上应减小。

专业应用网是由测绘、地震、气象、交通、海洋、农业、水利等部门或机构根据专业需求建立的基准站网，用于开展专业信息服务，满足行业和部门工程应用与科学研究的要求。专业应用网的基准站布设密度应根据专业服务目标进行设计，当需要满足位置服务要求时，站间距离可参照区域级基准站网执行。

国家基准站网可作为区域基准站网、专业应用网建设和应用的参考基准，区域基准站网的基准站和专业应用网的基准站通过申请并由授权机构认证后可成为国家基准站网的基准站。

四、规范技术问题探讨

1.GNSS名称使用

在我国最早最广泛使用的民用卫星定位系统一般指GPS，采用GPS技术建设连续运行基准站也最为普遍，但是考虑到GPS一词仅仅代表由美国建立的全球定位系统，而建设连续运行基准站网采用的接收机将不限于接收GPS信号。连续运行基准站采用的卫星系统应是广泛的、公益的，一般应可连续采集包括GPS、GLONASS和Galileo等多种信号数据(在将来亦可接收我国北斗二代卫星信号数据)，并通过传输信道实时或定时传输到数据中心，全面形成对多种卫星系统的数据采集、完备性监测、可靠性分析及卫星定轨等多功能的基础设施。因此，使用GNSS连续运行基准站一词更准确。

2.周边条件评估

连续运行基准站为永久性基础设施，对周边条件要求比较严格，与干扰地带要保持一定距离。其中，对于大型建筑物和水面等地区，由于卫星信号多路径反射的影响，使得进入天线的信号多重叠加，导致跟踪的卫星信号失真，造成基准站测量误差;对于无线发射台等地区，在大功率的无线电设备附近，会出现宽频带、高场强的电磁泄露区，造成卫星定位接收机不能正常工作。由于以上两方面因素的影响，因此要求基准站地点距离这些干扰地带至少保证200 m的有效距离。

在对周边环境进行量化评估时，一般采用TEQC软件进行质量检核，主要指标有数据可用率、MP1、MP2和CSR等。其中，数据可用率为有效历元数据占总观测历元的比率，可以反映出基准站附近的遮挡、多路径等综合影响，当数据可用率低于85%时，基准站需要变更站址;TEQC中反映L1和L2波段多路径效应的是MP1和MP2数值，其计算如式(1)所示。通常，TEQC的结果文件输出的是观测时段 MP1、MP2的均方差(RMS)值，同时结合CSR，能较好地反映出基准站附近的观测环境和观测数据的质量。

周跳是指在GPS接收机载波跟踪中由于临时失锁，导致载波相位观测中整周计数出现不连续的现象。TEQC中采用电离层残差方法进行周跳的探测与评定，处理结果文件中以o/slips值来表示观测值和周跳比，但是实际中，o/slips通常以另外一种形式(CSR)来表现，如式(2)。CSR不仅反映了观测数据质量中的周跳信息，同时也反映了该接收机周跳修复能力。

3.观测墩设计及尺寸要求

连续运行基准站连续观测，为坐标框架维持和更新提供长期、稳定、有效的观测数据，连续运行基准站数据是保持坐标框架动态性的唯一途径。为确保基准站真实反映所在点位的变化，应排除地壳运动对基准站观测墩影响以外的位移，这就对承载观测仪器的观测墩提出了较高的要求。

为避免冻土对观测墩产生影响，要求观测墩重心应位于最大冻土深度线以下至少0.5 m。南方区域一般无冻土，或冻土线较浅，在1 m之内;北方和高原高寒地区冻土线一般在1～4 m范围。同时为满足观测墩的稳定性要求，将观测墩设计为地面以下部分直径或边长较长，并将地面以下部分分为基座和底座两部分。此外为避免振动带来的影响，观测墩与地面接合四周应做宽度不少于5 cm且与观测室地基同深的隔振槽，内填粗沙。通过计算，观测墩地下部分尺寸规格按照表1建设，可保持观测墩稳定。

表1 观测墩地下部分尺寸规格表

此外，为避免全球导航卫星系统接收机天线因接近地表而造成的多路径影响，天线墩高度应高于地面3 m，一般不超过5 m。如有观测室，观测墩应高于女儿墙，观测墩顶端须高出观测室屋顶面0.8 m以上，屋顶观测墩高度应高于屋顶面1.0 m。

4.变化更新周期

当全球坐标框架发生变化、更新时，或由于地壳运动、地面沉降等自然或人为因素造成基准站显著位移时，国家坐标框架应适时更新，更新基准站坐标值及速度场，与国际IGS跟踪站进行联合解算，建立与国际坐标框架之间的联系。

区域坐标框架应根据国家坐标框架变化及时更新。区域基准站网内个别基准站发生显著位移(平面位置变化超过2 cm或高程变化超过3 cm)时，应及时更新基准站坐标。当基准站累计更新数量达到30%时，应进行全网更新。下面根据国内基准站网系统的实际建设经验总结，以江苏省基准站网为例说明上述指标要求。

网络RTK实时定位精度设计指标一般定为：平面3 cm，高程5 cm。为了实时保证网络RTK作业参考基准的现势性，必须要进行基准站坐标的更新，且更新的阈值应该小于网络RTK实时定位的精度，根据经验值定为平面2 cm，高程3 cm。由江苏省对70个基准站网5年来的数据处理结果显示，江苏地区基准站每年的沉降量超过1 cm的站点有10个(具体统计见表2)，最严重的地区可达每年7 cm。为了保持基准站坐标的现势性，必须要及时更新基准站坐标。且当基准站坐标的变化量较大时，跟周边基准站无法兼容，进而无法完成相应的基线解算，不能正常对外提供差分定位服务。

5.网络指标

基准站网络指标主要包括网络带宽指标和网络延迟指标。网络带宽主要是指基准站端接入到数据中心网络的网络指标;网络延迟是指提供实时服务时网络延迟的时间。假设基准站观测采样率为1 Hz，观测数据包括各个卫星的载波相位、伪距、多普勒等观测值和卫星号、信噪比、时间、导航电文等历元信息，采用多模接收机，并兼顾ADSL、GPRS、SDH等通信电路，计算得到基准站接入带宽应至少为64 kbit/s。据了解，目前主流基准站网接入带宽为2 Mbit/s，早期建设的基准站网也在512 kbit/s以上，能够满足其应用及服务要求。

表2 江苏基准站网站点沉降速率大于10mm/a的站点统计表 mm/a

网络延迟指标一般取为不大于1 s。由于目前主流的网络RTK服务软件要求基准站的数据延迟不大于1 s，数据中心软件模型解算是每秒解算一次，同时流动站RTK采样历元间隔一般也是1 s，所以延迟时间应小于1 s。如果基准站延迟时间过长，则该基准站的数据将不参与整网解算，会影响差分信息的质量。而网络RTK服务中流动站用户定位频率通常为1 Hz，如果流动站用户数据延迟时间过长，会直接影响流动站差分改正信息的接收。故要求所有基准站及流动站相对于数据中心的延迟小于1 s。

五、结束语

连续运行基准站网已在全国铺开，而相关技术规范也已相继制定和实施。本文分析了国内基准站网的现状，在对基准站网分类的基础上，就基准站网建设和服务的相关技术问题进行了探讨，并结合实例对一些关键技术指标的确定提供了依据，可有效地促进基准站网建设和服务的规范化、制度化。

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