6月23日9时43分，第55颗北斗导航卫星在西昌卫星发射中心成功发射，至此中国提前半年全面完成了北斗三号全球卫星导航系统星座部署。天上，30颗北斗三号导航卫星由点成网、覆盖全球的同时，地面上的北斗CORS基站也在经历从无到有、从稀疏至密集，将卫星信号“尽收囊中”的过程。
早在2011年，国家的《“十二五”科学和技术发展规划》中便将北斗导航应用列入了优先行业中，并表示“将地球观测与导航技术列为发展重点，提出大力开展先进遥感、导航定位、深空探、地理信息系统等前沿技术研究，同时将导航定位列为新兴产业增长点”。（《北斗CORS网建设的分析与思考》）
自此，各省北斗导航卫星CORS基站雨后春笋般“冒”了出来，随之而来的产业应用也如星星之火，如今在军用（国防、公安武警、救急救灾）、行业应用（国土资源、水利、农业等）和民用（个人位置服务、游戏娱乐）领域呈燎原之势。
趋势成大势。各类用户对稳定可靠的高精度位置服务需求增长迅速，这对区域性CORS系统提出了更高的要求，基于此，各地展开了相关研究。其中，由南宁市自然资源信息中心和武汉大学共同开展的“南宁北斗实时海量并发定位监测系统关键技术研究与应用”项目于近日获得了“2020地理信息科技进步二等奖”。
《中国测绘》杂志记者连线了南宁市自然资源信息中心总工程师方丹娜，这个项目有哪些特色，期间最吃劲的地方又在哪里？背后有哪些小故事？在行业辛勤耕耘20余年的方总工娓娓道来，深入浅出讲述技术难点。
南宁市自然资源信息中心总工程师方丹娜
电离层活跃“神秘”干扰北斗信号
监测系统的南宁特色
南宁市自然资源信息中心于2011年开始建立连续运行的卫星定位基准站系统，为南宁市提供权威、统一的测绘基准服务，满足各行业各部门不同精度的测绘地理信息应用需求。但是当时只建设了12个基站，无法完全覆盖南宁市2.2万平方千米的范围。从2016年开始，南宁市重新启动建站加密工作，CORS系统基准站数量增加至34个，可提供全天候、高精度及高可靠性的实时空间定位服务。
变形监测管理子系统界面
记者：在这个项目开展之前，南宁市北斗CORS系统情况如何，能否满足日常应用？
方丹娜：2016年南宁北斗CORS网加密后，每两个站的直线距离只有40千米了，基于区域CORS的网络RTK能够向用户提供平面3cm、高程5cm以内的定位精度。但是仍有许多不足，其中最大的问题是CORS系统采用的是德国徕卡的Spider系统，非国产化软件，数据安全方面存在隐患，而且国内售后技术支持单位不拥有核心技术，对系统底层运行情况不了解，导致复杂系统故障后解决效率低；其次是CORS服务管理系统缺乏基准站网监测、电离层对流层监测、高程改化等功能，因为算法局限，系统软件在面对海量用户时易崩溃。
随着北斗卫星导航系统的建设完善及其相关应用的不断推进，这些问题都亟待解决，于是我中心与武汉大学测绘学院组成项目组对这个项目展开研究。
记者：我们了解到该项目还研究了电离层对北斗信号接收的影响，这属于“南宁特色”吗？
方丹娜：对！原来在使用GPS的时候，相似情形也发生过，作业人员经常到达现场后却接收不到数据。从2017年开始，我们进行了深入研究，发现了其中的缘由-南宁地理位置靠南，光照强烈，中午12点到下午5点左右，电离层活跃干扰了信号接收。
根据南宁区域所有CORS站网实时的观测信息，我们计算出南宁市上空电离层的实时变化情况，最终建立北斗CRS实时空间环境监测子系统。通过建立南宁区域对流层模型和电离层改正模型，生成南宁地区实时二维和三维电离层产品、南宁地区实时对流层产品。此后，用户一登录系统，系统就会自动提示现在的电离层是否活跃，有了科学预判，外业人员就能提前做好工作安排。
记者：这套系统适用于相近纬度的其他省份吗？比如广东省或者云南省？
方丹娜：这个系统是根据南宁的具体情况“量身定做"南宁市纬度低，一年中9~11个月里都会有太阳，因此电离层活跃，同一省份的桂北地区如桂林市的CORS基站从8月底到来年的5、6月份都能正常接收信号。相近纬度的广东省可能会较相似，日照和水气等自然条件相像，但是像云南省降雨较少，电离层活跃程度更高，和南宁相比差异性较大。
此外，我还想补充的一点是，项目组研发的空间环境监测子系统有一部分功能是利用得到的对流层产品得到分辨率为5分钟的可降水量服务，实现对南宁区域的降雨预警。
记者：在项目开展过程中，您感觉比较困难的地方在哪里？
方丹娜：我个人认为最难的地方在于研发北斗CORS实时高精度自主解算服务云平台。南宁市北斗CORS系统的信号接收机使用的是德国的徕卡Spider系统，一旦接收超过40个站点的信号，就会受限。武汉大学测绘学院姚宜斌院长带领的团队其实已经有比较成熟的解算系统，也在江苏和重庆地区推广使用了，但经调研了解，发现南宁和这俩地方还有些不同--南宁市和省级CORS站融合后，信号接收机设备品牌、型号不一，要研发一套不受硬件设备局限的解算系统需要不断去调试、融合，这是最困难的地方。
功夫不负有心人，经过不断的研究，最终项目组研发了自主的实时北斗CORS单向解算软件，软件具备超过3000个基准站的解算管理能力，提出了格网化单向输出解算和负载均衡播发服务的架构模式。
动态监测形变点
北斗应用在各领域全面开花
南宁北斗海量并发定位监测系统建立了完全自主知识产权的CORS解算系统和服务管理系统，从根本上解决了CORS数据安全和数据管理低效的问题。当前项目无偿为200多家测绘单位提供厘米级精度RTK服务，极大地提高了测绘生产效率，降低了测绘生产成本，以南宁市测绘产值1亿元/年估算，每年能为测绘单位节省资金约1000万元。
在高精度导航定位应用方面，目前项目成果已在南宁市发改、建设、规划、城管、农林水利等20多个政府部门及200多家测绘资质单位全面应用，极大地提高了测绘生产效率，有力保障了智慧城市、不动产统一登记、多规合一、地下管网普查、农村土地承包经营权登记发证、农村宅基地登记发证、地名普查、重大建设工程等工作的推进实施。
记者：据了解，这个项目里还包括了北斗地灾监测系统。广西的地质灾害还是比较严重的，该系统将会发挥怎样的作用？
方丹娜：从2018年8月开始，项目组开展南宁地灾监测系统建设，主要包括硬件设备的安装调试、平台和APP软件开发以及相关的调试工作，开发新的集用户监控、管理数据处理、信息交互、定位、计费、空间环境监控于一体的南宁北斗实时海量并发定位监测系统。
这个系统能采集安装在灾害现场的监测设备中诸多传感器的数据，能对特定的数据协议进行特定的解析以及对特定的数据进行特定的处理，将接收后的数据再进行统计进而生成各种各样的处理结果，并做成特定的报表供有关部门查看，还能够做出相应数据的变形曲线统计图和相应数据的等值线图等等。
地灾监测实际代表了项目组发展的一个方向-从传统数据采集转变为动态监测，而且地灾监测只是其中一个“点”，由此往外延伸的是危房监测、桥梁或者轻轨变形监测应用等。
记者：您在行业内工作20余年了，见证了由GPS到“北斗时代"，您有哪些体会？
方丹娜：最大的体会还是技术进步大大提高了工作效率。广西壮族自治区从2006年开始建立CORS站点，南宁市当时是有5个站，从那时起RTK开始应用于测绘，原来我们都是用全站仪进行测量：2008年，南宁加密建设CORS基站，RTK逐步得到全面应用。原来2人为一组完成一张1：500比例尺的地形图，需要约10天才能完成，现在只要2~3天就做好了。
现在北斗导航卫星完成全球组网，南宁的CORS基站加密工作也圆满结束，我们期待利用自己国家的卫星完成更多战略性、专业化的工作。
记者：现在很多企业比如干寻等公司也在建立基站，您如何看待这一现象？
方丹娜：确实有很多公司建立的基站的确能达到毫米级别，用于部分商业应用没有太大问题，但是他们大多时候只是在局限的范围内（城市）达到70千米的建站标准，难以达到很高的密度。南宁市自然资源信息中心全方位服务自然资源管理，因此基站的选择要以覆盖全市为目标，无论在野外还是市中心，都有信息中心建设的基站。商业性质的公司一般单纯为用户提供数据，沉淀数据去研究更深、更广的应用可能是他们要重视的方向。
项目虽然完结，但研究永无止境。方丹娜告诉记者，现在她手头上好几个项目-国土空间基础信息平台、国土空间规划“一张图”系统、工程建设审批系统等在同时进行。日后，他们将继续不断完善，结合专业应用在南宁北斗实时海量并发定位监测系统上做个性化开发。
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