YC—CORS技術在宜昌森林資源調查中應用的研究

丁峰　王萬政　李海瀟　張萌

摘要：以YC-CORS技術在宜昌市森林資源調查中的應用為例，闡述了YC-CORS技術原理和建設發展情況，探討了其在森林資源調查中的應用優勢和存在的問題，展望了YC-CORS技術在森林資源監測和智慧林業建設中的重要意義。指出了該技術必將有效地推動宜昌智慧林業的建設發展的步伐。

關鍵詞：森林資源調查 YC-CORS 智慧林業建設

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2016）06-0184-02

1 引言

CORS是指利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行衛星定位服務綜合系統（Continuously OperatingReference Stations，縮寫為CORS），CORS系統是全球衛星定位技術、計算機網絡技術、數字化通訊技術等高新科技綜合體，是目前國內外GPS的先進技術和發展趨勢。2008年，宜昌市連續運行衛星定位服務（YiChang Continuous Operational Reference System，簡稱YC-CORS）建成，該系統能在數秒之內精確定位至厘米級，并覆蓋宜昌近70%的國土面積。由于該系統準確度高、工作效率高等特點，越來越多的應用在宜昌市城市規劃、水利、交通等行業。宜昌市是一個森林資源十分豐富的山區市，是生物多樣性富集地區，索有鄂西“綠色寶庫”之稱。全市林業用地面積154.05萬hm²，占國土總面積的72.6%。森林覆蓋率達到65.7%，居全省之首。

森林資源管理監測任務繁重，特別是在森林資源連續清查、森林資源規劃設計調查以及造林作業調查設計與伐區調查規劃設計中，需要有高精度的衛星定位系統支撐開展監測樣地的初設與導航復位、林班界與林班樁定位、荒界落界與測圖信息數據采集等工作。YC-CORS系統與傳統手持GPS作業相比，具有操作簡便、作用范圍廣、精度高、實時性強、覆蓋率廣、野外單機作業等眾多優點，在宜昌市森林資源動態監測和智慧林業建設方面具有廣闊的應用前景。

2 YC-CORS技術原理及建設現狀

2.1 YC-CORS工作原理

YC-CORS即連續運行參考站系統，為一個或若干個固定的、連續運行的GPS參考站，利用現代計算機、數據通信和互聯網（LAN/WAN）技術組成的網絡，實時地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動地提供經過檢驗的不同類型的GPS觀測值（載波相位，偽距），各種改正數、狀態信息，以及其他有關GPS服務項目的系統。根據系統功能的要求，此系統的GPS硬件由如下幾個單元組成：GPS基站、電源系統、用戶系統。整個系統的原理如圖1所示。

2.2 YC-CORS作業操作流程與數據處理流程

YC-CORS作業操作流程：以宜昌站現有具備差分功能的厘米級高精度GPS設備（中海達V60 GNSSRTK系統）為例進行操作。首先安裝用于接收CORS基站信號手機卡（手機卡要有移動數據流量功能），接著將RTK的工作模式設置移動站，數據鏈設置為內置網絡模式，網絡接口設置為CORS格式，然后設置所要測量樣地的坐標系統各項參數、投影參數、橢球轉換、平面轉換，最后使用YC-CORS中心運營商提供授權的基站服務器IP地址和端口密碼進行登陸連接，連接成功后就可以開始測量定位了。

YC-CORS數據處理流程：RTK工作時數據通訊模塊通過局域網從服務器的指定位置獲取YC-CORS基站提供的差分信息后輸入RTK數據處理模塊進行差分解算，然后得出當前所測樣地的精準地理位置坐標。整個數據處理流程如圖2所示。

2.3 YC-CORS建設現狀

宜昌市連續運行衛星定位服務系統（YC-CORS）于2008年建成并完成測試投入試運行，先后在宜昌主城區、秭歸、長陽、遠安和枝江建設了5個高時空分辨率、高效率、高覆蓋率的連續運行衛星定位服務系統，平均站間距約42km。覆蓋面積約為1萬km²，同時建立了宜昌市高精度、動態的、現代三維大地測量基準框架。并對針對高精度的控制測量、基礎測繪、以及土地、林業、農業等部門的調查測繪提供開放服務，任何具有差分功能移動端設備經批準后，都能進入該系統，獲得該系統的服務。

3 YC-CORS在森林資源調查中的應用優勢

（1）精度定位可以大幅提升工作效率。在國家森林資源連續清查中樣地復位、尋找中心樁和角樁、確定邊界是一項對衛星定位設備精度要求較高的工作，傳統GPS設備誤差通常在2～3m左右，尋找多前年被植被土壤覆蓋的固定中心樁和角樁通常要花費大量的調查工時。現在通過YC-CORS對每中心樁和4個角樁（圖3）進行厘米級精確定位，并將各個定位點的經緯度數據編輯入庫，在下一次的樣地復位工作就能輕易中通過YC-CORS系統導航找到固定樣地中的中心樁和角樁，這將大大提高森林資源調查工作效率。

（2）森林資源外業調查工作更便捷。傳統的RTK技術中，外出作業必須架設基準站，除攜帶移動站設備外，仍需攜帶基準站及供基準站使用的電瓶、發射電纜、角架等諸多設備。而使用YC-CORS系統后，外出作業只需攜帶移動站設備即可，使得外出作業從繁重的設備中解脫出來。

（3）可以增加有效的作業范圍。傳統的RTK技術中，采用數傳電臺做為差分信號的載體，受無線電技術的束縛，作業的距離有限，在理想環境下有效作用距離也只能達到10～20km。隨著RTK技術的成熟，OEM主板解算模型所能達到的作用距離已超過40km，無線電臺的瓶頸日益突現。YC-CORS系統擺脫了無線電技術的束縛，采用因特網、GPRS和CDMA做為差分信號傳輸的載體，借用成熟的網絡和移動通訊技術，使差分信號的傳輸再也無距離的限制，充分發揮出RTK技術的效能。

（4）全天候實時傳輸。YC-CORS基站全天24小時運行，而且利用移動通訊技術作為傳輸載體，使實時動態監測又有了一種新的可能性。野外PDA采集設備與通訊技術相結合，能夠實時的將測量的數據通過網絡傳輸至電腦等輸出終端，提供實時的、動態的數據。

（5）林業調查領域擴展性強。大多采集設備都具備PDA功能，還可以應用到其他森林資源專題調查項目如：古樹名木調查、濕地調查、林權落界、林業司法鑒定、無人機操控等。

（6）據兼容性好。支持數據格式包括：ArcGISShapefile，MapInfo MIF，Microsoft Access，abase，Auto-CAD DXF等格式，兼容性較好。

4 存在的問題

（1）森資源調查工作多在山區密林，GPS和GSM網絡信號在復雜的地形會接收不到信號。

（2）應用成本較高。目前應用YC-CORS具備差分功能的GPS設備價格都較為昂貴，除了軟硬件費用外，還需要考慮手機GPRS流量通訊費用。

（3）YC-CORS網絡的建立、運營管理都是規劃、測繪相關部門負責，因此需要相關部門的協助。

（4）YC-CORS和傳統RTK相比，由于基站是地理位置固定的，相對來說有其區域的局限性。目前該系統工作基站主要集中在宜昌主城區和秭歸、長陽、遠安和枝江幾個周邊縣市，而在森林資源相對豐富的五峰縣、興山縣這樣的邊遠山區目前還未起步建設，需加在宜昌全域范圍加密參考站，實現連續運行網絡系統。

5 結語

“十三五”是實現林業現代化的重要時期，要實現林業資源進行精確定位、精準保護和信息化動態監測，就必須要有大量高精度的地理信數據做支撐。YC-CORS系統在森林資源調查和監測中的應用前景和地位將越顯突出。雖然目前YC-CORS還存在基站建設不足，應用設備成本較高等缺點，但是其高精度、快速定位、多領域廣泛應用的優勢，必將大大推動宜昌智慧林業建設發展的步伐。