陈 明，张 鹏，武军郦，张秋义

(1. 武汉大学测绘学院，湖北 武汉 400079； 2. 国家基础地理信息中心，北京 100830；3. 导航与位置服务国家测绘地理信息局重点实验室，北京 100830)

卫星导航定位基准站(以下简称“基准站”)是国家重要的空间基础设施，在各个领域应用广泛，对国家安全具有重要影响[1]。当前我国迎来了大规模基准站建设和应用的热潮,测绘地理信息系统从1992年开始建设，“十二五”末期在全国范围内建设形成了由410个国家基准站、2300个省级基准站为主体的全国卫星导航定位基准服务系统，全国“一张网”的规划建设初步形成。此外，地震、气象、交通部门等部门及有关独立机构也各自建立了大量的满足自己需求的基准站。这些基准站广泛应用于测绘、城市规划、市政建设、交通管理、气象研究与预报、地震及沉降监测、灾害预测、农业管理等领域。

当前，全国基准站在技术体系、建设规模、服务能力等方面发展迅速，为满足经济建设对高精度地理信息空间数据需求提供了有力支撑，助推了国家经济社会的快速发展，而各部门、各地方独立建设的这些基准站，缺乏统筹考虑与整体规划，没有统一的标准规范，特别是在高精度位置服务涉及的数据安全方面缺乏有效监管，安全隐患问题突出，且相互之间无法互联、互通、互操作，不能实现跨行业、跨地区的数据共享，重复建设又导致资源浪费。另外，随着北斗卫星导航系统的推广应用，如何适应当前以北斗为主体、兼容其他GNSS卫星的多系统集成也是基准站技术体系的重要部分[2]。

1 体系架构

统一标准、统一监管有利于维护基准站的安全性、可靠性和广泛的适用性，是促进相关产业健康发展的必要前提，更是维护国家安全的有力保障。但是，目前各行业、各部门基准站采用的标准呈现碎片式和节点状的特征，缺乏统一规划和顶层设计，亟待系统地从建设、运行、服务、管理、质量等各方面统筹考虑对标准化的需求，加强标准的顶层设计，以引导高精度位置服务的健康发展。为此，应加快完善基准站网建设、应用服务、运行维护等方面的相关技术标准，构建完整、系统、规范、开放的基准站标准体系[3]，统筹协调基准站建设、规范监督管理、保证服务质量、保障数据安全。

基准站标准体系主要包括基础、系统建设、运行维护、产品和服务、质量、检验和测试及管理等方面，基准站标准体系框架如图1所示。

图1 卫星导航定位基准站标准体系框架

2 标准需求和技术分析

2.1 基础类

基础类标准是在基准站建设和服务过程中，为达到对其一致的认识和理解，以基准站相关的定义、描述为对象制定的标准，主要包括术语和时空基准，主要解决术语规范一致和时空基准统一的问题。卫星导航定位基准站技术涉及领域较广，包括建筑、通信、卫星定位、大数据等，而卫星导航定位基准站标准作为系列标准，设立专门的术语标准统一各标准中相关的、通用的术语和缩略语非常有必要。如基准站的定义，各个标准均应以“对卫星导航信号进行长期连续观测，并通过通信设施将观测数据实时或者定时传送至数据中心的地面固定观测站”为准。英文缩略语也应予以统一，以常见的RTK为例，以前的相关标准中有“实时载波相位差分技术”“实时载波相位差分定位”“实时载波相位测量”等定义，需要统一起来。另外，基准站涉及卫星导航定位和高精度的位置信息，所有事物和位置均应有一个时间和空间的基准，基准站系列标准应首先将基准统一，并且应当明确地球参考框架的定位、建立原则、常用坐标系统、坐标系统转换、地图投影等技术要求，时间系统的标记方法、系统时间换算方法和应用中的技术方法，以及各级时空基准建立联系的方式和要求等。

2.2 建设类

系统建设类标准是为规范基准站建设规程中的各个环节的技术要求和技术参数，以设计、内容、过程、方法和行为等为对象制定的标准，主要包括设计建设、技术规范和服务管理系统规范等标准，主要解决基准站网基础设施、软硬件系统建设内容、建设方法和技术规范的问题。基准站网是一个集建筑设计、通信网络、供电系统、防雷系统、计算机机房等多种技术于一体的系统，因此对各部分进行单独设计和集成设计是必要的步骤。基准站网从组成上划分主要包括基准站、数据通信网络和数据中心3大部分，这3部分的建设技术在标准中进行详尽描述，如基准站的观测墩设计和建设规格、数据通信网络的带宽和速率、数据中心的功能组成等[4]。另外，由于数据中心作为基准站网的枢纽，实现系统的管理、计算和服务等功能，因此对数据中心的引擎服务管理系统的基本要求、分类和组成、功能要求、配置要求和系统测试等需进行规定，为基准站网信息化建设和管理提供标准依据，提高基准站网建设效率和管理水平[5]。

2.3 运行维护类

运行维护类标准是为保障基准站有效、连续、稳定地运行，以基准站运行维护过程中的内容、过程、方法、接口等为对象制定的标准，主要包括运行维护、数据处理标准，主要为规范基准站网设施设备、软硬件系统运维的要求和技术方法，并对数据处理提出标准流程、方法和评价指标等规定。基准站网建设完成后进入运行维护阶段，规范化的运维是基准站网正常运行和高效服务的保障。运行维护过程中，在坐标框架及时间维护的基础上，应对基准站、数据中心和网络等基本条件进行规范化的日常运行管理，对设施、网络和产品的安全管理进行保障，并对产品检查、存储和备份等产品管理进行细致的要求。在设施和系统运维之外，对基准站网数据处理的方法流程进行规范，指导各级基准站网坐标框架的处理和维持更新，标准可包括网络环境、处理软件、方法策略、产出结果及技术指标等内容[6-7]。

2.4 产品服务类

产品服务类标准是为保障基准站提供的产品能够满足用户需求，以一种或一组产品和服务应达到的技术要求为对象制定的标准，主要包括基本产品、数据格式、服务规范和分级分类等标准，是对基准站网产出的成果内容和格式，以及服务提供的方式、对象、精度划分和分级分类进行规定。首先，对基准站网的产品进行类型划分，产品内容和技术要求进行规定，用于基准站网产品的生产和提供。其次，基于基准站网产品的互联网传输特点和支持北斗卫星导航系统的必然要求，对基准站网的信息传输格式、网络结构，以及基于HTTP、RTSP(实时流传输协议)、RTP(实时传输协议)等的接口要求和源信息表进行设计[8]。最后，应规范基准站服务提供的基本要求、服务内容、服务方式、服务设施、服务流程、服务人员和服务质量评价等，为提升基准站网服务质量提供依据[9]。

2.5 质量检测类

质量和检测息息相关，分别规定产品性能品质的评定及质量保证的检验体系。质量类标准是为保障基准站提供的产品和服务满足用户需求，以产品和服务的质量评价内容、方法及其技术要求为对象制定的标准，对基准站网的各个环节进行质量评价，包括建设质量、产品质量和服务质量等标准，规定基准站网建设、产品和服务等的质量评价内容、方法和过程，采用《测绘成果质量检查与验收》制定扣分标准和评分方法，对质量元素与错漏分析、权重进行要求。检测类标准主要是为检测基准站系统及其软硬件设备，以检测内容、方法和技术要求为对象制定的标准，包括系统测试、设备检测和软件测试。系统测试对基准站网的坐标框架检验、系统功能和性能测试的测试内容、方法和技术指标进行规定；硬件检测主要是规定接收机、天线等硬件的检定项目、要求和检定规程；软件测试是规定基准站网数据处理软件的性能要求、安全性要求、测试条件、测试方法和质量评定等内容[10]。

2.6 管理类

管理类标准是在《测绘法》《测绘成果管理条例》《卫星导航定位基准站建设备案办法》等法律法规框架下，在基准站数据密级划分和管理的文件要求的基础上，以基准站设施、数据、用户等为对象制定的管理和安全等方面的标准，对基准站网的管理和安全进行规范性的要求，包括基准站数据管理、用户管理、数据汇交等，以及基准站基础设施与数据安全管理、安全方法及应急处理等要求。其中，将基准站安全管理要求的标准作为强制性国家标准，保障基准站建设、运维、服务等全过程的安全和有效实施[11]。

3 层次划分及相关性

3.1 体系层次

基准站标准体系从层次上划分，主要包括基础层、业务层、数据层和应用层[12]。

(1) 基础层包括时空基准、术语和安全管理等，在基准站标准体系中通用。其中，时空基准是卫星导航定位基准站的基础，基准站网的运行维护、产品服务等都需要在统一的时空基准下开展。术语标准是将系列标准中的术语和缩略语进行统一，避免同词不同义、同词不同释的情况。安全管理要求规范是在相关法律法规和保密规定的框架下，对基准站安全管理方法进行明确的要求，为系统建设、运维和服务提供安全保障。

(2) 业务层包括系统建设、运行维护、系统测试等。对于基准站网相关的活动来讲，系统建设、运行维护、产品生产和服务是基准站网的主要业务流程，也是基准站网标准体系的主线。对基准站网各个生产环节的工作流程、建设技术方法、技术指标等进行描述和规定，使得基准站高效、稳定地运行，是基准站高质量、高精度产品应用服务的基础。而测试检验和质量规范作为辅助，是基准站网标准体系的必要支撑。

(3) 数据层包括基本产品、数据格式等。基准站网建设和运维的目标是获取数据、传输数据、加工分析数据和提供数据。数据从原始观测数据、差分改正数据到精密卫星轨道钟差、速度场等分析数据，基准站网各个环节都产出了各类数据，可以说数据是基准站网成果的最终实体和载体。对基准站网数据的内容、格式、接口协议等进行规范化的要求，保障基准站数据实时或定时地传输到数据中心或用户，是基准站网成果得以利用的主要形式。

(4) 应用层包括服务提供、分级分类等。基准站网向用户提供服务是应用服务的落脚点，明确基准站网应用服务的内容、方式、设施人员及服务流程等，指导基准站网服务在具体场景中进行实际应用。基准站网可提供产品服务和技术服务，包括基本信息、观测数据、成果数据及数据处理、技术咨询等服务。根据不同的服务内容和产品精度，采取相应的审核、协议、公开等方式提供服务。

3.2 逻辑关系

基准站网标准体系中，各标准之间的关系如图2 所示。

图2 卫星导航定位基准站网标准关系

(1) 从基础分类角度描述，时空基准、术语、安全管理要求构成了基准站标准体系的基础，在此基础上开展基准站建设、运行维护、产品生产、服务提供等业务。时空基准标准为基准站网所有活动提供统一的时间和坐标基准，术语标准提供各个标准统一的术语和缩略语，安全管理要求标准对基准站网的安全措施和保密要求进行了规定。三项基础类标准贯穿整个基准站标准体系，对基准站网相关活动全过程进行约束。

(2) 从业务流程和实施阶段角度描述，可将基准站网的生产业务划分为建设阶段、运维阶段和服务阶段[13-14]。①在建设阶段，应按照基准站建设、服务管理系统的技术设计和建设要求，进行基准站网的基础设施和软硬件系统的建设，形成基准站、数据通信网络和数据中心等基准站网物理实体。基准站网建设完成后，进行系统性的测试方可进入运行维护阶段[15]。②系统测试是建设阶段和运维阶段的过渡，是基准站网建设验收的必要条件，是检验基准站网建设质量的具体实现。运行维护阶段，定期进行系统测试和设备检测，从而保障基准站网运行维护和产品服务的质量。系统建设、测试检验、运行维护和质量等规范既有时间先后的逻辑顺序，又有相辅相成的互补关系。③在服务阶段，基准站网经过数据采集、数据加工和数据处理分析，产出观测数据、坐标值、差分改正数据、精密卫星轨道钟差、大气延迟模型、时间序列和速度场等各类产品，并基于产品实时或定时向用户提供服务。

4 结 语

卫星导航定位基准站网作为国家重要的空间基础设施，对于促进导航定位市场发展具有重要作用。我国基准站建设较快，但也存在统筹规划不够、法规标准不完善、有效监管不足和安全隐患突出等问题[16]。为进一步规范基准站的有序建设和安全应用，国家测绘地理信息行政主管部门依据职责主导推进了10余项国家标准研制。国家标准的发布和实施，将在建设运维、产品生产、服务提供、安全管理等方面进一步提升我国卫星导航定位基准站网建设与管理水平，对卫星导航定位基准站网应用服务和北斗导航产业化推广具有重要作用，并将随着我国空间基准和卫星导航定位服务能力的提升，在自动驾驶等领域持续产生显著的社会和经济效益。