北斗地基增强系统建设

前
期
调
客户数据结构信息
研
在线支付接口
其它资源信息
数
据 建 库
系
统
建
用
设
户
管
理
系
统
CORS
CORS CORS
用户数据库 文件数据库
交易数据库 服务数据库
CORS系统用户管理与服务平台
资 源 服 务 系 统
移 动 端 应 用 系 统
微
其
信
系
他
官
统
业
网
一
务
服
期
接
务
接
口
系
口
系
统
系
统
统
系统以Intenet网络和系统内部局域网为纽带，以CORS系统各类成果为基 础，以社会应用为主线，以信息服务为宗旨，以安全系统和技术标准为保障， 形成互连互通、贯穿上下的用户管理、决策支持和信息服务的“5＋2”运行 体系。
房顶观测墩
基准站设备示意图
GNSS天线
原子钟（核心站）
显示器
工控机 键盘、鼠标
GNSS接收机 调试用滑动托盘
光端机 路由器 直流供电系统主机 交流供电系统主机 线缆存放处
气象探头及防辐射罩
直流电源电池组 气象仪主机
交流电源电池组 交流电源电池组
气象仪主机
基准站主要设备：
GNSS接收机、防火墙、UPS电 源、发电机等
MH（m）
内符合精度 0.0044
0.0047
0.0129
外符合精度 0.0279
0.0307
0.0607
第三章 系统测试
第二节、测试指标
2、空间可用性测试
测试点分布在基准站网络RTK能覆盖的平原、丘陵、高原 山地等多种地形。所有的测试点上均应能进行网络RTK测量。
第 46 页
第三章 系统测试
第二节、测试指标
（2）北斗导航卫星系统（BDS）发展分三步走： 1994年国家批准建设，2000年成功发射“北斗一号”两颗工作卫星（东经70 ° 140°）； 2012年12月，在轨卫星14颗，覆盖亚太地区； 2020年，在轨卫星30颗+5颗，实现全球覆盖。
第一章 概况
2、国家战略及行业意义
第4 页
北斗地基增强系统——北斗卫星导航系统基础设施的重要组成部分。
北斗卫星定位连续运行基准站网建设及应用
国家测绘地理信息局第三大地测量队 陈现春
2015年11月
01 概述 02 建设方案 03 系统测试 04 成果应用 05 存在问题与结论
第一章 概况
1、北斗卫星系统发展背景
第3 页
（1）世界四大卫星导航系统之一，其它三种分别为： 美国GPS——上世纪70年代研制，1994年发布使用，实施SA、AS政策； 俄罗斯GLONASS——1978年研制，1996年发布， 2009年全球覆盖； 欧洲Galileo——2002年3月启动，目前在轨卫星6颗。
3、时间可用性测试
根据不同的地形条件及基准站分布，全天24小时，每隔2小 时用RTK方式测定一组数据，并进行统计。
在全天24小时内，在所选区域内，均应能进行网络PTK测量。
第 47 页
第三章 系统测试
第二节、测试指标
4、定位服务时效性测试
第 48 页
对所有测试点的网络RTK测量首次初始化时间进行统计; 首次初始化时间（1-3分钟）；再次初始化时间(一般小于60秒）; 所有点位在三星联合定位模式下一般能在5分钟内获得固定解。
平面控制资料 测区踏勘
基准站建设及升级改造
新建基准站链路构建
高程控制资料
基准站观测
新建基准站水准观测
基准站坐标 平差解算
基准站坐标成果及转 换参数
基准站数据处理 中心建设
水准测量 平差计算
新建基准站高程控制 成果
成果质量检查
系统外业测试
成果整理及上交
第 11 页
第二章 建设方案
第 12 页
第二章 建设方案
01 概述 02 建设方案 03 系统测试 04 成果应用 05 存在问题与结论
第一章 概况
第一节、主要建设内容
1、基准站建设——新建、升级及水准联测； 2、数据通信系统——数据链路构建； 3、控制中心建设； 4、用户应用系统建设。
第8 页
第二章 建设方案
第二节、主要技术指标
1、数学基准
空间基准： 2000国家大地坐标系 高程基准： 1985国家高程基准 时间基准： GNSS观测和记录采用协调世界时（UTC）
天 线
信 号 放 大 器
功 分 器
原有 接收机
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如有信号衰减 可选择安装
数据管理中心
北斗/GPS 接收机
通讯网络
路由器
第二章 建设方案
5、基准站数据解算
基准站观测数据要求：
采样间隔：30s； 截止高度角：5°； 最小卫星数：4；
IGS基准 站资料
观测8个时段以上，每个时段不低于23.5小
基准站水准联测主要要求
支线联测法
符合线路联测法
等级
上下标志联测法 楼顶标联测法
一等水准测量 二等水准测量 三等水准测量
每公里水准测量误差（mm）
偶然中误差
全中误差
≤±0.45
≤ ±1.0
≤ ±1.0
≤ ±2.0
≤ ±3.0
≤ ±6.0
第二章 建设方案
5、基准站整合升级改造
涉及市（州）及地震、气象等行业基准站。 直接对原有北斗接收机设备进行固件升级； 无法通过固件升级方式实现接收北斗数据的基准站， 采用加装北斗接收机的方式实施改造。 ——利用原有天线，采用2路功分器实现信号分流， 并置已有接收机及新的北斗兼容型接收机。
发展我国自主卫星导航系统的需要； 《国家卫星导航产业中长期发展规划》（国办发〔2013〕97号），提出建设多
模连续运行参考站网，为各类用户高精度导航增强服务提供有效支撑； 国家科技部下发的《导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划》中，大力
鼓励和扶持北斗位置服务建设。
国家及区域空间定位基准现代化建设的需要
第一章 概况
3、对测绘基准的意义
第5 页
1、填补北斗高精度位置服务的空白，全面提高北斗卫星定位系统在测绘基 准维持中的作用，提升北斗卫星定位系统在导航与位置服务中的服务能力,满足 用户对北斗位置服务的需求。
2、在GPS不可用的特殊时期，利用我国北斗导航系统，保证我省空间定位 基准服务的可用性和不间断性,实现连续不间断的动态差分定位与高精度位置 服务。
观测墩防雷
电源防雷
综合防雷建设
网线防雷 馈线防雷
第二章 建设方案
第 20 页
4、新建基准站高程属性测定
新建基准站高程可利用已有项目建设水准观测成果，必要时进行连测； 所有连测使用的高程起算点均需进行检测，保证起算点的可靠性； 采用支线连测法及符合路线连测法连测。 采用二等水准观测纲要进行连测，因受房屋空间等原因限制不能施测二 等水准时，可按三等水准进行观测纲要进行连测；
外管&2
楼顶标楼高不超过8层；必须为钢筋混凝土框架结构；
230
站址观测环境符合参考站选址相关要求
内管&8 底板
400 钢管屋顶观测墩
单位为毫米
≥ 800 ≥ 800
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380 C20以上混凝土 建筑物
钢筋混凝土屋顶观测墩
单位为毫米
室外观测墩 (整饰前)
建设室成外果观测墩
(整饰后)
室内观测墩
观测墩建设 观测墩类型可分为：基岩观测墩、土层观测墩和楼顶观测墩。
观测室、工作室建设 供电系统建设 通信信道建设 综合防雷建设
第二章 建设方案
3、基准站新建
新建基准站可以为地面观测墩（基岩、土层）、楼顶
强制对中标志 调节螺钉
标（分为钢管楼顶观测墩和混凝土楼顶观测墩；
保温材料 100
系统最终形成五大子系统，以保证应有功能实现。具体包括：权限管理 系统、CORS服务管理子系统（门户）、CORS用户管理子系统、移动APP安卓系 统以及微信官网子系统。
网页形式的用户管理与服务平台
01 概述 02 建设方案 03 系统测试 04 成果应用 05 存在问题与结论
第三章 系统测试
第一节、测试内容
（1）控制中心设计及建设
按照长远性及可扩展性进行设计建设，其整体架构图如下所示：
第二章 建设方案
供电设备
网络设备
中心服务器 阵列磁盘
机柜1
防火墙 交换机
机柜2
精密空调
数据管理中心控制室
显示屏
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四川北斗导航与位置服务平台
演示厅
操作台
操作台
显示屏立面图
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统它承担了基准站网系统的核心功能，很大程度决定了一 个CORS系统的性能，其数据流向及数据交换总体机制如下图所示：
大地高≤2cm
95.0%(1天内)
快速或实时定位：≥95%： （可获取实时差分信号范围）
＜6秒 ＜0.3%
通过标准RINEX格式和实时差分改正数据 RTCM格式，与各类GPS接收机和后处理 软件兼容。
第二章 建设方案
第三节、基准站建设
总 体 工 艺 流 程
方案调研及技术设计 已有资料收集

参考站资料
时。
接受任务 专业设计书 人员培训 基准站观测
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国家基准 站资料
基线处理 平差计算 资料整理上交
第二章 建设方案
第 24 页
坐标解算软件采用高精度数据处理软件（Gamit、Bernese、Panda等）； 以周边的IGS基准站（北京、上海、武汉等）或“陆态网络”跟踪站作为起算基 准； 坐标成果在ITRF2008坐标系下，各向精度一般优于1cm，其中平面精度优于5mm； 坐标成果在CGCS2000坐标系下，各向精度一般优于1-2cm。
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统功能之：基准站设备监测与管理
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统功能之：基准站坐标监测与实时数据播发
第六节 用户应用系统建设
用户应用系统建设主要包含应用系统、数据中心、数据库、网络系统、安全系统
及标准化等六个方面来进行总体规划建设，项目技术路线如下：
前期调研
行业内网方式
该数据链路构建能合理利用现有网络 资源，同时也能保证数据传输的安全； 数据经行业内网传输至中转站，再由 中转站通过SDH专线传输至数据中心；
第二章 建设方案
通信链路构建主要技术指标
通讯网络支持VPN虚拟隧道的L2TP协议，或采用行业内网保证 数据的安全性 带宽不小于2M； 网络实时数据延迟小于100ms； 网络稳定性高，中断率小于0.1%
第四节 数据通信系统建设
数据通信系统建设是为了保证基准站数据实时、稳定、安全的 传输至数据中心，为数据的接收、存储、分发等做好基础通讯保障。 方式一：
VPDN数据链路方式； 方式二：
利用行业内网（气象内网），经数据中转站转发数据中心。
VPDN数据链路方式
数据链路构建遵循先进性、可靠性、 安全保密性等原则； 采用VPDN方式进行数据链路构建； 全网采用星型的网络拓扑并与数据 管理中心专网实现对接
1、基准站布测间距
基准站布设按照疏密结合的原则进行新建及
整合。平均站间距建议：
平原及盆地
40-60 km
山地、高山地
60-80 km
高原困难地区
80-100 km
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2、基准站新建
基准站建设按《全球导航卫星定位系统连续运行参考站网建设规范》（CH/T 2008-2005）执行。主要包括以下建设内容：
第一章 概况
3、提升测绘基准服务能力的需要
第6 页
1、建成北斗、GPS、GLONASS多模卫星定位系统基准站，实现重点区域内 三星系统的实时差分定位能力与高精度导航定位能力。
2、融合多星多频数据，进一步提高系统定位的可靠性及精度。解决现有卫星 定位系统下午时段固定困难，实现真正意义的全天候，实时快速差分定位；
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第二章 建设方案
构建VPDN数据链路； 接入行业局域内网，再转发数据中心；
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第五节 控制中心建设
（1）、控制中心硬件设计及建设 （2）、软件管理平台建设
（1）控制中心设计及建设
数据中心建设建设是整合信息化建设资源，充分利用现有北斗地基增强系统 基础设施，结合各种自主应用平台，满足北斗导航与位置服务的各种应用需求。
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统其功能主要包含： 基准站数据接入 基准站不同采样率的数据存储 基准站数据融合与处理 基准站设备监测与管理 基准站坐标监测 实时用户数据播发
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统功能之：基准站数据存储与数据处理
（2）软件管理平台建设
软件管理平台系统功能之：基准站数据流接入及基准站统一管理
网络RTK测试主要内容： 定位精度测试； 空间可用性测试； 时间可用性测试； 定位服务时效性测试； 不同仪器的兼容性测试 多模式定位测试对比
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第三章 系统测试
第二节、测试指标
1、定位精度测试
内符合精度统计； 外符合精度统计；
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指标
Mx（m）
MY（m）
水准测量记录采用北京时
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第二章 建设方案
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2、加密基准网系统主要技术指标
项目
系统精度
系统可用性 完好性 兼容性
内容
基准站坐标相对精度 快速或实时定位(RTK)
事后相对定位 时间可用性
空间可用性
报警时间 误报概率
兼容各类型接收机
技术指标
1.0×10-7
水平≤5cm
大地高≤8cm
水平≤1cm