湖南CORS:技术与设备之困
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今年元月，湖南省卫星定位连续运行基准站系统（以下简称“湖南cors”）的注册用户突破700个。目前，该数字还在持续增长中。
这表明，经过近2年半的试运行，湖南CORS的推广应用，得到了大多数用户的认可，取得了较好的成绩。但在实际建设和应用当中，仍然存在一些影响系统运行、用户可用性等问题。
湖南省测绘科技研究所作为湖南CORS建设和应用推广单位，总工程师尹昊华对此了如指掌。他举例说：“比如部分偏远地区受无线信号局限使用效果不理想，较难获得HNCORS提供的服务；每天下午1点至4点的使用效果比上午差，部分RTK设备不能得到固定解，尤其对部分老旧、性能较差的仪器支持较差，野外作业较困难；部分基准站时有断电、断网情况发生；气象网络经常进行维护调整导致大面积基准站信号中断；控制中心遇到长时间停电时难以保障系统正常运行等”。
站点分布地区不平衡
湖南CORS采用网络运行模式，即通过全省各基准站将接收到的导航卫星信号，通过有线网络传送给控制中心处理后，再通过GPRS、CDMA、3G等无线上网方式播发给注册用户。
因此，湖南CORS基准站数量将直接影响信号覆盖范围。湖南省测绘科技研究所统计了10个省级CORS的站点密度分布情况，其中，湖南省的情况位居前列，为4.44个/万平方公里。
“总体情况很不错，但还存在地区分布不均匀的情况，”尹昊华指出湖南CORS潜藏的不足。
据了解，湖南CORS原有的总体建设原则是“一次建设基本到位，根椐需要逐步完善”。但是，随着湖南省县域经济的不断发展，大湘西、大湘南等偏远山区的发展也逐渐上升到战略层面。而这些地区的基准站密度远低于长株潭地区，亟需增加一定数量的基准站，尽可能地减少信号覆盖盲区，比如湘西花垣、怀化新晃、常德桃源、永州冷水滩、邵阳新邵等地国土资源局曾专门向湖南省国土资源厅申请增加基准站。
核心解算软件技术落后
核心解算软件是湖南CORS的灵魂。因为它需要完成诸多重要事情，如实时获取各基准站的数据流，管理并监控各基准站主机的运行状态，实时获取超快速精密星历（用于卫星定轨）、全球电离层延迟表，将获取的各类数据统一进行精细化、区域化处理，管理用户连接请求，根据需要及时播发差分数据给用户……
目前，国内外公认的、成熟的控制中心核心解算软件仅德国徕卡、美国天宝两家，差别在于天宝是虚拟参考站系统，徕卡是主副站技术。
“二者的精度都差不多，但是，德国徕卡主副站技术受限制条件比较多。”湖南CORS专家、长沙城市勘测院总工程师戴建清随后举了一个简单例子来阐述德国莱卡的受限制条件。
比如CORS基准站点本来是三角形，或者网形，都是由多个站串起来的。如果其中一个站出现故障后，虚拟参考站系统可以马上通过另外的站点去补充，它是没有主副站之分的，两分钟左右就可以平差，又构成一个完整的网络，不会影响测绘精度。
平差是测绘学中很重要的、内容丰富的基础理论与数据处理技术之一。
如果是主副站技术，假如是主站出故障了，那么就必须要到旁边另外的站点去找主站，湖南CORS的站点平均是50公里左右，这就会导致离作业地点多了一倍的距离，那么就会降低测绘精度。
目前，长株潭CORS使用的是美国天宝，而湖南CORS一期建设使用的是德国徕卡，解算软件的不同，导致二者至今都暂未共享数据。
湖南CORS经过两年半试运行，虽然取得一定效果，但仍不尽如人意。比如它在下午电离层活跃时的解算能力和效果远不如上午。原因在于，湖南省处于低纬度地区，受太阳黑子、地球电离层的影响较北方省份严重，所需要的基准站也就更多，以便抵消上述客观自然条件的不利因素。
湖南省测绘科技研究所通过对相近省份CORS系统的调研――尤其是与湖南省地理条件相似的湖北、江西、广东等省份，发现它们使用的都是天宝，在点密度为5.5个/万平方公里左右的情况下（湖南的点密度为4.44个/万平方公里，完全在范围内），能够较好解决下午作业困难的问题。
湖南省测绘作业单位现有的RTK设备主要为国产的南方、中海达、华测等品牌的仪器，这些设备几乎全部使用的是天宝BD970的主板――包括湖南省国土资源厅配发给各市县国土资源局的中海达V30 RTK，这些接收机下午1点至4点使用效果较差。
据湖南省测绘科技研究所调查，该主板只是天宝外销型主板，天宝及其子品牌（光谱）、徕卡、托普康等接收机并不使用，天宝及其他品牌使用的主板，下午1点至4点使用效果就较正常。
尹昊华据此推测：“下午时段，徕卡软件对老旧、性能较差的仪器服务能力、兼容性不及天宝的软件。”
湖南CORS用户是通过手机卡的上网功能（GPRS）实时从控制中心服务器获取他所在位置的差分改正数。而这个改正数受有效时间限制，所在地网络通讯条件的好坏也直接影响到用户的实际使用效果，而湖南省的手机网络尚未能无缝覆盖，即使在长株潭地区，也仍然有信号盲区。
通过技术分析，天宝软件使用的是VRS解算技术，首次测量的通讯时间较长，初始化后则每次测量的通讯需求显著降低；徕卡的使用的是i-MAX解算技术，虽然每次测量的通讯所需时间较短，但是每次都要进行初始化。
因此，尹昊华判断“天宝对网络的需求低于徕卡”。
基准站运行不够稳定
湖南CORS各基准站分布在全省90多个县市区，日常的维护工作量大，而一旦基准站发生故障将会对该站附近的作业造成不利影响。
据统计，湖南CORS试运行的故障主要有网络故障。因为气象局常选择在信号接收能力较差的晴天定期对网络进行调整，对湖南CORS用户的使用造成较大不便。有时候，当地气象局会因疏忽误将基准站的网线弄断，电信光纤偶尔也会出现光路不通的情况，导致湖南CORS的网络运行不够稳定。
基准站设备按要求是全年每天24小时不间断工作，但实际上是难以做到的。
比如因经济发展需要，各地气象局偶有停电发生，一般能在6小时内恢复。不过，若因当地国土资源所电路改造、人员疏忽、电路保险跳闸等因素导致的停电，则会持续好几天，极大影响外业人员作业；比如基准站天线都是布置在室外的，且是带电设备，易受雷击，设备常损坏，目前已发生过4起。
尹昊华分析说：“因为无论接收机设备还是网络辅助设备、电力辅助设备，只要一个发生故障，则整个基准站就不能及时传送数据至控制中心。”
自2011年4月安装运行至今，基准站已运行近3年时间，基准站设备每年都必须经受高温、寒冷、大雨、冰雹等考验，有部分站点设备已经老化，出现接收信和发送信号能力弱等现象，从而影响当地及临近县市使用湖南CORS的效果。再加上没有采购相关备用设备，若将老化设备发回厂家维修，快则一周慢则一个月，极大影响了湖南CORS的稳定运行。
日常维护受限颇多
湖南省是缺电较严重的省份之一，冬夏两季时有拉闸限电的情况发生。湖南CORS中心机房建设之初，受场地制约，没有配备后备电源房。
2013年，在湖南省国土资源厅支持下，湖南CORS增加了后备电源房。经过实际测试，能保证中心机房主要服务器8个小时的运行。
事实上，这只是一个理论值。因为中心机房的各类设备正常运行需要室内恒温20°C、50%相对湿度的条件，如果精密空调停止工作，3小时后，机房温度就会急剧上升，导致服务器停止工作，而光靠电池来负担15千瓦的精密空调运行难以实现。
尹昊华认为“较好的解决办法是配备一台20至30千瓦的柴油发电机，停电2小时后及时开启，这既能给精密空调供电，又能辅助电池供电，成本也不高。”
控制中心是湖南CORS的心脏，通过网络接收各基准站发来的实时数据流，用户再通过无线上网的方式从控制中心服务器上获取解算后的差分数据。控制中心的网络设备就必须24小时高效、稳定的运行。
目前，控制中心的关键网络设备均没有备用机，一旦硬件出现故障，等待更换配件的时间将超过24小时，甚至更长；若有备用设备，可以在10分钟内替换。