GNSS基准站网：数据处理与应用

如前所述，GNSS基准站网不仅是建立全球、国家和区域坐标参考框架的基础设施，也是提供导航位置服务的系统平台，还是揭示和认知固体地球物理变化等地球科学研究的一种重要观测手段。促使中国GNSS基准站网迅速发展的原因包括(陈俊勇等，2009；陈俊勇等，2008；过静珺等，2008；姜卫平等，2008；刘经南等，2009；袁鹏，2012)：

(1)卫星导航定位技术发展的必然

GNSS具有全球性、全天候、连续、精确、实时的导航、定位、授时、守时等功能，能在全球任何地点、任何时间提供用户静止的和动态的地理位置和时间信息。同时，又具有抗干扰强、高效、廉价、小巧、方便等一系列显著优点，为经济建设、社会发展和科技进步，为陆海交通、运输管理和土地、农林、地矿等资源调查、环境和灾害监测等带来极大方便。因此，我国许多部门和行业也都在纷纷利用GNSS技术及设备，从事GNSS产品销售和技术开发(陈俊勇等，2009；袁鹏，2012)。

通常，GNSS自身提供的定位精度一般在十米左右，甚至更差，不能满足精密定位的需求，这样就出现了差分和增强等技术。最初的差分技术是基于基准站的静态差分，之后又出现了RTK技术，使高精度差分动态定位得以实现，可以说是卫星定位技术发展史上的一个里程碑。然而，常规的RTK技术作业范围小(一般流动站与基准站的距离在10千米左右)，并且容易造成技术上的低水平重复和无线电频率资源浪费拥挤。为了扩大常规RTK的作业范围和提高其定位精度，出现了网络RTK技术。一方面，基于该技术，通过建立基准站网，构建CORS，可在扩大覆盖范围，降低成本，提高精度等方面都有较大的提高。另一方面，增强技术一般是基于基准站网来实现的，无论是广域增强系统，还是地基增强系统。可以说，卫星导航定位技术的发展必然促进了连续运行基准站网的建设。

此外，卫星接收机及基准站建设价格大幅度的下降也很好地促进了连续运行参考站网建设。

(2)建立三维、地心、动态坐标参考框架的迫切需要

GNSS基准站网是建立全球、国家和区域坐标参考框架的基础设施。随着我国综合国力的增强，国家经济的飞速发展，为满足我国经济建设中对测绘技术不断提高的要求，要求测绘建立实现全自动、全天候、全时域、全空域(地下、水下、地面、天上、太空)的连续测量体系。这样，任何静态形式的、模拟方式的、人工方式的，以光电技术为主实现数据采集的测绘模式都远远不能满足这一要求。社会发展和进步的需要，迫使测绘工程现代化、信息化、实时化，建设基于卫星定位技术的三维实时动态测绘基准是测绘技术发展的必然趋势，是我国经济建设发展的迫切需要(陈俊勇等，2009；刘经南等，2009；袁鹏，2012)。然而，坐标参考框架是通过一组有坐标和速度场的测站来实现的。因此，测绘基准现代化的一项重要任务就是建立连续运行基准站网。目前，在省级层面，我国除西藏外，各省市都建成或正在建立连续运行基准站网。不仅如此，许多城市也建立了自己的CORS。此外，国家测绘地理信息局也基本建立了一个由近700个站组成的连续运行参考站网。(www.xing528.com)

(3)地壳运动研究、地质灾害监测、气象分析、安全监测等领域的必要手段

GNSS基准站网也是揭示和认知固体地球物理变化等地球科学研究的一种重要观测手段。基于GNSS，可以研究地壳运动、板块构造，也可以反演大气环境，还可以监测大坝、桥梁、地面沉降、滑坡等灾害。GNSS观测可提供高精度、大范围和准实时的地壳运动定量数据，使得在短时间内获取大范围地壳运动速度场成为可能，GNSS技术已成为监测现今地壳运动一种强有力的工具。早在20世纪90年代初，日本国家地理院(GSI)就开始着手布设覆盖全日本的地壳形变监测网，建成由1000多个GPS连续观测站组成的COSMOS系统。中国从1990年开始先后建立了多个全国性的GNSS监测网(中国地壳运动观测网络等)和主要活动带的区域性GNSS监测网(如在青藏和喜马拉雅山地区、川滇地区的GPS监测网等)。同时，GNSS技术已经成为了解大型建筑物变形机制的重要手段。利用基准站网监测建筑物变形能克服传统手段所存在的缺陷，不仅精度能满足要求，而且可以更全面地了解目标各时期的变化，甚至瞬时变化。同时，传统的水汽探测手段往往存在空间或时间分辨率不足、精度有限或者适用范围较小等局限性，利用地基GNSS基准站网的观测数据，通过断层扫描技术重构水汽的垂直轮廓线，获取水汽的三维分布信息，成为目前非常有优势的水汽探测手段之一。此外，在电离层电子含量监测中也是如此。因此，不但测绘部门、城市勘察部门，而且地震局、气象局也十分关心连续运行参考站网建设(过静珺等，2008；姜卫平等，2008；刘经南等，2009)。

(4)通信技术的飞速发展

通信技术的发展为构建GNSS基准站网系统提供了基础。在常规实时动态定位中，用户利用基准站进行快速定位时，除需配备基准站接收机和流动站接收机外，还需要数据通信链实现基准站与用户之间的数据实时传输。采用数传电台作为差分数据通信链，这种方式易受高大建筑物或者地形地物阻挡，影响数据传输。如在高楼林立的城市，作业距离短(一般小于10千米)。而且，用户自己还需架设专用大功率电台。网络RTK技术则采用GPRS及CDMA数字通信网，不受高楼阻挡影响。只要在无线数字通信区内，用户都可快速接收到卫星差分信号，这为大范围建立连续运行参考站网提供了重要的基础(刘经南等，2009)。此外，卫星通信技术的成熟和价格的下降也为建立连续运行基准站网提供了重要的支持。

(5)导航与位置服务的迫切需求

导航与位置服务泛指一切以移动设备地理位置和移动网络为基础而构成的信息娱乐综合服务，是当前信息服务业的重要组成部分。当前，我国卫星导航与位置服务产业发展已初具规模，一批企业的发展取得长足进步，形成了一定的技术和资本积累。国内正在形成一批基于互联网业务的位置服务提供商群体，一批互联网巨头也正积极研究和开拓位置服务新业务。地基(星基)GNSS增强系统是实现导航与位置服务的基础，而基准站网是实现增强系统的前提。因此，导航与位置服务产业的需求也促进了连续运行基准站网的发展。