丁峰　王萬(wàn)政　李海瀟　張萌

摘要：以YC-CORS技術(shù)在宜昌市森林資源調(diào)查中的應(yīng)用為例，闡述了YC-CORS技術(shù)原理和建設(shè)發(fā)展情況，探討了其在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題，展望了YC-CORS技術(shù)在森林資源監(jiān)測(cè)和智慧林業(yè)建設(shè)中的重要意義。指出了該技術(shù)必將有效地推動(dòng)宜昌智慧林業(yè)的建設(shè)發(fā)展的步伐。

關(guān)鍵詞：森林資源調(diào)查 YC-CORS 智慧林業(yè)建設(shè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2016）06-0184-02

1 引言

CORS是指利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（Continuously OperatingReference Stations，縮寫(xiě)為CORS），CORS系統(tǒng)是全球衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字化通訊技術(shù)等高新科技綜合體，是目前國(guó)內(nèi)外GPS的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。2008年，宜昌市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)（YiChang Continuous Operational Reference System，簡(jiǎn)稱(chēng)YC-CORS）建成，該系統(tǒng)能在數(shù)秒之內(nèi)精確定位至厘米級(jí)，并覆蓋宜昌近70%的國(guó)土面積。由于該系統(tǒng)準(zhǔn)確度高、工作效率高等特點(diǎn)，越來(lái)越多的應(yīng)用在宜昌市城市規(guī)劃、水利、交通等行業(yè)。宜昌市是一個(gè)森林資源十分豐富的山區(qū)市，是生物多樣性富集地區(qū)，索有鄂西“綠色寶庫(kù)”之稱(chēng)。全市林業(yè)用地面積154.05萬(wàn)hm²，占國(guó)土總面積的72.6%。森林覆蓋率達(dá)到65.7%，居全省之首。

森林資源管理監(jiān)測(cè)任務(wù)繁重，特別是在森林資源連續(xù)清查、森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查以及造林作業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)與伐區(qū)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要有高精度的衛(wèi)星定位系統(tǒng)支撐開(kāi)展監(jiān)測(cè)樣地的初設(shè)與導(dǎo)航復(fù)位、林班界與林班樁定位、荒界落界與測(cè)圖信息數(shù)據(jù)采集等工作。YC-CORS系統(tǒng)與傳統(tǒng)手持GPS作業(yè)相比，具有操作簡(jiǎn)便、作用范圍廣、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋率廣、野外單機(jī)作業(yè)等眾多優(yōu)點(diǎn)，在宜昌市森林資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和智慧林業(yè)建設(shè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 YC-CORS技術(shù)原理及建設(shè)現(xiàn)狀

2.1 YC-CORS工作原理

YC-CORS即連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)，為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)（LAN/WAN）技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類(lèi)型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的不同類(lèi)型的GPS觀測(cè)值（載波相位，偽距），各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，此系統(tǒng)的GPS硬件由如下幾個(gè)單元組成：GPS基站、電源系統(tǒng)、用戶系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的原理如圖1所示。

2.2 YC-CORS作業(yè)操作流程與數(shù)據(jù)處理流程

YC-CORS作業(yè)操作流程：以宜昌站現(xiàn)有具備差分功能的厘米級(jí)高精度GPS設(shè)備（中海達(dá)V60 GNSSRTK系統(tǒng)）為例進(jìn)行操作。首先安裝用于接收CORS基站信號(hào)手機(jī)卡（手機(jī)卡要有移動(dòng)數(shù)據(jù)流量功能），接著將RTK的工作模式設(shè)置移動(dòng)站，數(shù)據(jù)鏈設(shè)置為內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)模式，網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)置為CORS格式，然后設(shè)置所要測(cè)量樣地的坐標(biāo)系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)、投影參數(shù)、橢球轉(zhuǎn)換、平面轉(zhuǎn)換，最后使用YC-CORS中心運(yùn)營(yíng)商提供授權(quán)的基站服務(wù)器IP地址和端口密碼進(jìn)行登陸連接，連接成功后就可以開(kāi)始測(cè)量定位了。

YC-CORS數(shù)據(jù)處理流程：RTK工作時(shí)數(shù)據(jù)通訊模塊通過(guò)局域網(wǎng)從服務(wù)器的指定位置獲取YC-CORS基站提供的差分信息后輸入RTK數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行差分解算，然后得出當(dāng)前所測(cè)樣地的精準(zhǔn)地理位置坐標(biāo)。整個(gè)數(shù)據(jù)處理流程如圖2所示。

2.3 YC-CORS建設(shè)現(xiàn)狀

宜昌市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（YC-CORS）于2008年建成并完成測(cè)試投入試運(yùn)行，先后在宜昌主城區(qū)、秭歸、長(zhǎng)陽(yáng)、遠(yuǎn)安和枝江建設(shè)了5個(gè)高時(shí)空分辨率、高效率、高覆蓋率的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)，平均站間距約42km。覆蓋面積約為1萬(wàn)km²，同時(shí)建立了宜昌市高精度、動(dòng)態(tài)的、現(xiàn)代三維大地測(cè)量基準(zhǔn)框架。并對(duì)針對(duì)高精度的控制測(cè)量、基礎(chǔ)測(cè)繪、以及土地、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門(mén)的調(diào)查測(cè)繪提供開(kāi)放服務(wù)，任何具有差分功能移動(dòng)端設(shè)備經(jīng)批準(zhǔn)后，都能進(jìn)入該系統(tǒng)，獲得該系統(tǒng)的服務(wù)。

3 YC-CORS在森林資源調(diào)查中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）精度定位可以大幅提升工作效率。在國(guó)家森林資源連續(xù)清查中樣地復(fù)位、尋找中心樁和角樁、確定邊界是一項(xiàng)對(duì)衛(wèi)星定位設(shè)備精度要求較高的工作，傳統(tǒng)GPS設(shè)備誤差通常在2～3m左右，尋找多前年被植被土壤覆蓋的固定中心樁和角樁通常要花費(fèi)大量的調(diào)查工時(shí)?，F(xiàn)在通過(guò)YC-CORS對(duì)每中心樁和4個(gè)角樁（圖3）進(jìn)行厘米級(jí)精確定位，并將各個(gè)定位點(diǎn)的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)編輯入庫(kù)，在下一次的樣地復(fù)位工作就能輕易中通過(guò)YC-CORS系統(tǒng)導(dǎo)航找到固定樣地中的中心樁和角樁，這將大大提高森林資源調(diào)查工作效率。

（2）森林資源外業(yè)調(diào)查工作更便捷。傳統(tǒng)的RTK技術(shù)中，外出作業(yè)必須架設(shè)基準(zhǔn)站，除攜帶移動(dòng)站設(shè)備外，仍需攜帶基準(zhǔn)站及供基準(zhǔn)站使用的電瓶、發(fā)射電纜、角架等諸多設(shè)備。而使用YC-CORS系統(tǒng)后，外出作業(yè)只需攜帶移動(dòng)站設(shè)備即可，使得外出作業(yè)從繁重的設(shè)備中解脫出來(lái)。

（3）可以增加有效的作業(yè)范圍。傳統(tǒng)的RTK技術(shù)中，采用數(shù)傳電臺(tái)做為差分信號(hào)的載體，受無(wú)線電技術(shù)的束縛，作業(yè)的距離有限，在理想環(huán)境下有效作用距離也只能達(dá)到10～20km。隨著RTK技術(shù)的成熟，OEM主板解算模型所能達(dá)到的作用距離已超過(guò)40km，無(wú)線電臺(tái)的瓶頸日益突現(xiàn)。YC-CORS系統(tǒng)擺脫了無(wú)線電技術(shù)的束縛，采用因特網(wǎng)、GPRS和CDMA做為差分信號(hào)傳輸?shù)妮d體，借用成熟的網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通訊技術(shù)，使差分信號(hào)的傳輸再也無(wú)距離的限制，充分發(fā)揮出RTK技術(shù)的效能。

（4）全天候?qū)崟r(shí)傳輸。YC-CORS基站全天24小時(shí)運(yùn)行，而且利用移動(dòng)通訊技術(shù)作為傳輸載體，使實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)又有了一種新的可能性。野外PDA采集設(shè)備與通訊技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)崟r(shí)的將測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至電腦等輸出終端，提供實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)。

（5）林業(yè)調(diào)查領(lǐng)域擴(kuò)展性強(qiáng)。大多采集設(shè)備都具備PDA功能，還可以應(yīng)用到其他森林資源專(zhuān)題調(diào)查項(xiàng)目如：古樹(shù)名木調(diào)查、濕地調(diào)查、林權(quán)落界、林業(yè)司法鑒定、無(wú)人機(jī)操控等。

（6）據(jù)兼容性好。支持?jǐn)?shù)據(jù)格式包括：ArcGISShapefile，MapInfo MIF，Microsoft Access，abase，Auto-CAD DXF等格式，兼容性較好。

4 存在的問(wèn)題

（1）森資源調(diào)查工作多在山區(qū)密林，GPS和GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在復(fù)雜的地形會(huì)接收不到信號(hào)。

（2）應(yīng)用成本較高。目前應(yīng)用YC-CORS具備差分功能的GPS設(shè)備價(jià)格都較為昂貴，除了軟硬件費(fèi)用外，還需要考慮手機(jī)GPRS流量通訊費(fèi)用。

（3）YC-CORS網(wǎng)絡(luò)的建立、運(yùn)營(yíng)管理都是規(guī)劃、測(cè)繪相關(guān)部門(mén)負(fù)責(zé)，因此需要相關(guān)部門(mén)的協(xié)助。

（4）YC-CORS和傳統(tǒng)RTK相比，由于基站是地理位置固定的，相對(duì)來(lái)說(shuō)有其區(qū)域的局限性。目前該系統(tǒng)工作基站主要集中在宜昌主城區(qū)和秭歸、長(zhǎng)陽(yáng)、遠(yuǎn)安和枝江幾個(gè)周邊縣市，而在森林資源相對(duì)豐富的五峰縣、興山縣這樣的邊遠(yuǎn)山區(qū)目前還未起步建設(shè)，需加在宜昌全域范圍加密參考站，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

“十三五”是實(shí)現(xiàn)林業(yè)現(xiàn)代化的重要時(shí)期，要實(shí)現(xiàn)林業(yè)資源進(jìn)行精確定位、精準(zhǔn)保護(hù)和信息化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，就必須要有大量高精度的地理信數(shù)據(jù)做支撐。YC-CORS系統(tǒng)在森林資源調(diào)查和監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用前景和地位將越顯突出。雖然目前YC-CORS還存在基站建設(shè)不足，應(yīng)用設(shè)備成本較高等缺點(diǎn)，但是其高精度、快速定位、多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，必將大大推動(dòng)宜昌智慧林業(yè)建設(shè)發(fā)展的步伐。