中国测绘|世界主要国家和地区卫星导航定位基准站建设与应用

卫星导航定位基准站(CORS)是国家空间信息基础设施的重要组成部分。它集成了GNSS(全球导航卫星系统)、通信、数据采集等技术,是实现高精度导航与位置服务的支撑平台,也是建立坐标框架、监测地壳运动等科学和工程应用的重要基础设施,几乎可以用于与空间位置应用有关的所有领域。

世界上许多国家、地区、行业和组织纷纷建立了不同规模、精度的CORS网,包括国际GNSS服务全球基准站网,国家、区域或省级CORS网等。随着卫星导航定位和高精度位置服务需求的日益增加,以及北斗系统的快速发展,我国诸多行业和企业纷纷开展了CORS建设与应用,并取得良好的经济效益和社会效益。自然资源部整合全系统卫星导航定位基准站资源,构建了法定权威、基准统一、功能完备、精准可靠、安全可控的全国北斗高精度导航定位“一张网”,于2024年8月建成并投入使用。“一张网”整合了全国3300余座基准站,并初步构建了“一张网”服务平台,实现全国基准站资源统一站点管理、汇集存储、质量分析、共享交换,可以提供全国用户统一注册、无缝漫游与协同高精度定位服务。“一张网”将有力保障公益性测绘基准服务,推动北斗规模化应用,同时将满足经济社会发展、各行业部门应用需求,助力国家安全和经济社会高质量发展。

目前,国际大地测量协会(IAG)建立的IGS连续运行基准站网是全球分布最广泛、空间规模最大的卫星导航定位基准站网。20世纪90年代初,IAG开始在全球建立卫星导航定位基准站网。其最初的目标是为全球范围大地测量和地球物理研究提供产品支撑,主要任务包括:建立精确的全球参考框架、确定精密地球自转参数与GNSS轨道、为区域地球动力学研究提供支持等。起初在全球建立了60至70个核心站,于1994年1月正式运行。过去30年来,IGS的研究与应用取得了很大进展,逐步建立了能够跟踪和接收所有可用GNSS卫星信号(包括GPS、格洛纳斯、伽利略、北斗、QZSS、IRNSS等卫星导航系统)的基准站网,用于分析多系统特性,促进多系统精密融合数据处理技术发展。经过多年建设,目前已形成一个由大约400个基准站、4个数据中心和11个分析处理中心构成、隶属于不同国家100多个科研机构、覆盖全球、多系统卫星导航定位基准站网。

美国是全球较早建立卫星导航定位基准站网的国家,早在1995年就已经拥有50个左右高质量的连续运行GPS基准站。美国CORS基准站网是由美国国家海洋和大气管理局下属的美国大地测量局负责组织协调的一个合作运行网络,该系统拥有200多个不同组织管理的4000多个GPS连续运行基准站,在美国国家空间参考系统下,主要为全美领域内的用户提供事后厘米级甚至毫米级精度的定位服务。除本土以外,美国还在一些海外国家和地区,如加拿大、墨西哥、萨尔瓦多、洪都拉斯、牙买加、巴西、伊拉克、阿富汗建立了CORS站。

英国早在2000年前后就建立了由30个站点组成的连续运行GPS基准站网。目前,英国军械测量局在全英范围内建立了可以提供免费服务与商业服务的CORS网络OSNET,该系统拥有140个GPS连续运行基准站,每个站点之间的距离为50千米到80千米之间,提供类似于美国CORS的功能服务。同时,结合英国本土情况,增加了监测英伦三岛周围海平面相对和绝对变化的服务。

德国卫星导航定位服务系统(SAPOS),是德国国家测量主管部门联合德国测量、运输、建筑和国防等多个部门建立的一个长期连续运行的差分GNSS定位和导航服务系统。由270多个永久性GNSS基准站组成,平均站间距约为40千米。SAPOS是德国国家动态大地测量框架的基础,作为德国国家空间数据基础设施的重要组成部分,采用欧洲大地参考系1989(ETRS1989),为用户提供多种误差改正数据,实现厘米级水平的导航和定位。

日本国家地理院牵头建立了卫星导航定位基准站网GEONET。日本地质灾害多发,建立卫星导航定位基准站网对开展地质灾害监测和分析工作十分重要。截至目前,GEONET已经建成约1400个遍布全日本的GNSS永久跟踪基准站,平均密度约20千米,是世界上密度最高的卫星导航定位基准站系统。GEONET主要用于地震监测预报、大地测量、工程建设、测图和地理信息系统更新、车辆监控、气象监测和天气预报等。

此外,澳大利亚至少建立了800多个CORS站,大多分布在东南部、西部的主要矿区。韩国、俄罗斯、乌克兰、土耳其、印度尼西亚、瑞典、泰国、沙特阿拉伯、伊朗、加拿大、保加利亚、巴西、南非等国家和地区都建立了相应的CORS系统。

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