劉許生

今年元月，湖南省衛(wèi)星定位連續(xù)運行基準站系統（以下簡稱“湖南CORS”）的注冊用戶突破700個。目前，該數字還在持續(xù)增長中。

這表明，經過近2年半的試運行，湖南CORS的推廣應用，得到了大多數用戶的認可，取得了較好的成績。但在實際建設和應用當中，仍然存在一些影響系統運行、用戶可用性等問題。

湖南省測繪科技研究所作為湖南CORS建設和應用推廣單位，總工程師尹昊華對此了如指掌。他舉例說：“比如部分偏遠地區(qū)受無線信號局限使用效果不理想，較難獲得HNCORS提供的服務；每天下午1點至4點的使用效果比上午差，部分RTK設備不能得到固定解，尤其對部分老舊、性能較差的儀器支持較差，野外作業(yè)較困難；部分基準站時有斷電、斷網情況發(fā)生；氣象網絡經常進行維護調整導致大面積基準站信號中斷；控制中心遇到長時間停電時難以保障系統正常運行等”。

站點分布地區(qū)不平衡

湖南CORS采用網絡運行模式，即通過全省各基準站將接收到的導航衛(wèi)星信號，通過有線網絡傳送給控制中心處理后，再通過GPRS、CDMA、3G等無線上網方式播發(fā)給注冊用戶。

因此，湖南CORS基準站數量將直接影響信號覆蓋范圍。湖南省測繪科技研究所統計了10個省級CORS的站點密度分布情況，其中，湖南省的情況位居前列，為4.44個/萬平方公里。

“總體情況很不錯，但還存在地區(qū)分布不均勻的情況，”尹昊華指出湖南CORS潛藏的不足。

據了解，湖南CORS原有的總體建設原則是“一次建設基本到位，根椐需要逐步完善”。但是，隨著湖南省縣域經濟的不斷發(fā)展，大湘西、大湘南等偏遠山區(qū)的發(fā)展也逐漸上升到戰(zhàn)略層面。而這些地區(qū)的基準站密度遠低于長株潭地區(qū)，亟需增加一定數量的基準站，盡可能地減少信號覆蓋盲區(qū)，比如湘西花垣、懷化新晃、常德桃源、永州冷水灘、邵陽新邵等地國土資源局曾專門向湖南省國土資源廳申請增加基準站。

核心解算軟件技術落后

核心解算軟件是湖南CORS的靈魂。因為它需要完成諸多重要事情，如實時獲取各基準站的數據流，管理并監(jiān)控各基準站主機的運行狀態(tài)，實時獲取超快速精密星歷（用于衛(wèi)星定軌）、全球電離層延遲表，將獲取的各類數據統一進行精細化、區(qū)域化處理，管理用戶連接請求，根據需要及時播發(fā)差分數據給用戶……

目前，國內外公認的、成熟的控制中心核心解算軟件僅德國徠卡、美國天寶兩家，差別在于天寶是虛擬參考站系統，徠卡是主副站技術。

“二者的精度都差不多，但是，德國徠卡主副站技術受限制條件比較多。”湖南CORS專家、長沙城市勘測院總工程師戴建清隨后舉了一個簡單例子來闡述德國萊卡的受限制條件。

比如CORS基準站點本來是三角形，或者網形，都是由多個站串起來的。如果其中一個站出現故障后，虛擬參考站系統可以馬上通過另外的站點去補充，它是沒有主副站之分的，兩分鐘左右就可以平差，又構成一個完整的網絡，不會影響測繪精度。

平差是測繪學中很重要的、內容豐富的基礎理論與數據處理技術之一。

如果是主副站技術，假如是主站出故障了，那么就必須要到旁邊另外的站點去找主站，湖南CORS的站點平均是50公里左右，這就會導致離作業(yè)地點多了一倍的距離，那么就會降低測繪精度。

目前，長株潭CORS使用的是美國天寶，而湖南CORS一期建設使用的是德國徠卡，解算軟件的不同，導致二者至今都暫未共享數據。

湖南CORS經過兩年半試運行，雖然取得一定效果，但仍不盡如人意。比如它在下午電離層活躍時的解算能力和效果遠不如上午。原因在于，湖南省處于低緯度地區(qū)，受太陽黑子、地球電離層的影響較北方省份嚴重，所需要的基準站也就更多，以便抵消上述客觀自然條件的不利因素。

湖南省測繪科技研究所通過對相近省份CORS系統的調研——尤其是與湖南省地理條件相似的湖北、江西、廣東等省份，發(fā)現它們使用的都是天寶，在點密度為5.5個/萬平方公里左右的情況下（湖南的點密度為4.44個/萬平方公里，完全在范圍內），能夠較好解決下午作業(yè)困難的問題。

湖南省測繪作業(yè)單位現有的RTK設備主要為國產的南方、中海達、華測等品牌的儀器，這些設備幾乎全部使用的是天寶BD970的主板——包括湖南省國土資源廳配發(fā)給各市縣國土資源局的中海達V30 RTK，這些接收機下午1點至4點使用效果較差。

據湖南省測繪科技研究所調查，該主板只是天寶外銷型主板，天寶及其子品牌（光譜）、徠卡、托普康等接收機并不使用，天寶及其他品牌使用的主板，下午1點至4點使用效果就較正常。

尹昊華據此推測：“下午時段，徠卡軟件對老舊、性能較差的儀器服務能力、兼容性不及天寶的軟件。”

湖南CORS用戶是通過手機卡的上網功能（GPRS）實時從控制中心服務器獲取他所在位置的差分改正數。而這個改正數受有效時間限制，所在地網絡通訊條件的好壞也直接影響到用戶的實際使用效果，而湖南省的手機網絡尚未能無縫覆蓋，即使在長株潭地區(qū)，也仍然有信號盲區(qū)。

通過技術分析，天寶軟件使用的是VRS解算技術，首次測量的通訊時間較長，初始化后則每次測量的通訊需求顯著降低；徠卡的使用的是i-MAX解算技術，雖然每次測量的通訊所需時間較短，但是每次都要進行初始化。

因此，尹昊華判斷“天寶對網絡的需求低于徠卡”。

基準站運行不夠穩(wěn)定

湖南CORS各基準站分布在全省90多個縣市區(qū)，日常的維護工作量大，而一旦基準站發(fā)生故障將會對該站附近的作業(yè)造成不利影響。

據統計，湖南CORS試運行的故障主要有網絡故障。因為氣象局常選擇在信號接收能力較差的晴天定期對網絡進行調整，對湖南CORS用戶的使用造成較大不便。有時候，當地氣象局會因疏忽誤將基準站的網線弄斷，電信光纖偶爾也會出現光路不通的情況，導致湖南CORS的網絡運行不夠穩(wěn)定。

基準站設備按要求是全年每天24小時不間斷工作，但實際上是難以做到的。

比如因經濟發(fā)展需要，各地氣象局偶有停電發(fā)生，一般能在6小時內恢復。不過，若因當地國土資源所電路改造、人員疏忽、電路保險跳閘等因素導致的停電，則會持續(xù)好幾天，極大影響外業(yè)人員作業(yè)；比如基準站天線都是布置在室外的，且是帶電設備，易受雷擊，設備常損壞，目前已發(fā)生過4起。

尹昊華分析說：“因為無論接收機設備還是網絡輔助設備、電力輔助設備，只要一個發(fā)生故障，則整個基準站就不能及時傳送數據至控制中心?！?/p>

自2011年4月安裝運行至今，基準站已運行近3年時間，基準站設備每年都必須經受高溫、寒冷、大雨、冰雹等考驗，有部分站點設備已經老化，出現接收信和發(fā)送信號能力弱等現象，從而影響當地及臨近縣市使用湖南CORS的效果。再加上沒有采購相關備用設備，若將老化設備發(fā)回廠家維修，快則一周慢則一個月，極大影響了湖南CORS的穩(wěn)定運行。

日常維護受限頗多

湖南省是缺電較嚴重的省份之一，冬夏兩季時有拉閘限電的情況發(fā)生。湖南CORS中心機房建設之初，受場地制約，沒有配備后備電源房。

2013年，在湖南省國土資源廳支持下，湖南CORS增加了后備電源房。經過實際測試，能保證中心機房主要服務器8個小時的運行。

事實上，這只是一個理論值。因為中心機房的各類設備正常運行需要室內恒溫20°C、50%相對濕度的條件，如果精密空調停止工作，3小時后，機房溫度就會急劇上升，導致服務器停止工作，而光靠電池來負擔15千瓦的精密空調運行難以實現。

尹昊華認為“較好的解決辦法是配備一臺20至30千瓦的柴油發(fā)電機，停電2小時后及時開啟，這既能給精密空調供電，又能輔助電池供電，成本也不高?！?/p>

控制中心是湖南CORS的心臟，通過網絡接收各基準站發(fā)來的實時數據流，用戶再通過無線上網的方式從控制中心服務器上獲取解算后的差分數據?？刂浦行牡木W絡設備就必須24小時高效、穩(wěn)定的運行。

目前，控制中心的關鍵網絡設備均沒有備用機，一旦硬件出現故障，等待更換配件的時間將超過24小時，甚至更長；若有備用設備，可以在10分鐘內替換。