關于深化自然資源北斗應用服務“三高四新”戰略途徑淺探

何 慶，敖敏思，靳文憑

（湖南省測繪科技研究所，湖南長沙 410007）

2020 年7 月北斗三號全球衛星導航系統正式開通，北斗邁進全球化應用和服務的新時代。北斗導航作為物聯網的關鍵技術之一，與衛星遙感、5G、大數據、人工智能、云計算等技術迅速融合與深化，成為新型基礎設施體系的重要組成部分。由北斗導航衍生或帶動形成的高技術產業持續保持較高速度增長，逐步成為戰略新興行業發展新的支撐點[1-3]。

在認真貫徹落實自然資源部“三深引領”“四位一體”精神，大力踐行湖南“三高四新”戰略定位和使命任務的大背景下，本文通過梳理和分析湖南省北斗在自然資源的應用現狀和新要求，從完善基礎設施、推動共享融合、統籌全面應用以及創新監管體系4 個方面提出若干舉措，為行政主管部門決策提供參考。

1 湖南省自然資源領域“北斗”應用現狀

自然資源領域的北斗應用總體呈現定位精度高、科技含量高、應用需求廣的特點。近年來，湖南省自然資源領域北斗應用主要聚焦于基礎設施、應用推廣以及政策法規等方面。

1.1 湖南省北斗導航定位基準站網建設

截至2021 年，湖南省衛星導航定位基準站（原湖南省連續運行參考站網，HNCORS）共建成130 座野外臺站，完成了硬件兼容北斗三號升級改造，全面提升了系統服務效率和服務能力。HNCORS 建成國內省級基準站網中首個跑零次互聯網服務平臺“問北位置”。系統已支持12 個省份漫游服務，可提供米/分米/厘米/毫米級精密定位和坐標系轉換等基準服務，在智能駕駛、地質災害監測、氣象監測等[4-5]方面具有廣泛的應用前景。

1.2 推動全省自然資源及社會化應用服務

HNCORS 應用已經初步形成以測繪地理信息為主，若干新行業高精度應用共同發展的“1+N”格局。HNCORS 替代了傳統的光學測量模式，極大地提高了外業測繪生產效率[6]，為自然資源、氣象監測、水利水電、交通導航等20多個行業700 余家企事業單位，提供高精度位置服務，日均訪問超130 萬次。

1.3 創新政策法規體系促進產業發展

湖南省委省政府先后出臺了《湖南衛星應用產業發展五年行動計劃》《關于統籌推進北斗衛星導航系統應用行動計劃的實施意見》等政策文件，描繪了北斗產業高質量發展的藍圖。省人民政府辦公廳發布的《關于促進地理信息產業發展的實施意見》明確了自然資源領域發展北斗高精度導航定位產業的支持政策和詳細舉措。2020年，省自然資源廳為規范衛星導航定位基準站建設應用、促進高精度北斗導航定位產業發展，進一步創新地提出了“一套機制、一部規劃、一個平臺”的建設思路。

2 “三高四新”戰略對深化自然資源北斗應用的新要求

2.1 構建全域高質量服務體系

一是要求更加完善的基礎設施。新領域、新應用、新業態對衛星導航定位的基礎設施提出了更高的要求，只有更加完善的基礎設施與快速發展的5G、互聯網、大數據、云計算等技術相融合，才能提供“時間上分秒不斷、精度上毫厘不差”的高精度衛星定位服務[7-8]。二是對應用推廣和宣傳提出了更高的要求。在“三高四新”戰略實施的背景下，北斗高精度衛星定位服務必須主動走出熟悉的自然資源領域，主動與行業需求相結合，還需充分利用極具特色的湖湘傳媒產業優勢打造宣傳品牌。

2.2 支撐北斗核心科技創新突破

一是要求更強的自主創新和可控能力。基準站接收機、芯片和實時數據處理軟件系統等方面，國產品牌性能仍然與國外產品存在一定的差距。測量型終端設備的板卡仍然沒有實現全方位自主可控，“有機無芯”已經成為北斗領域卡脖子的技術之一。二是要求整合搭建更高質量的科技創新平臺。省自然資源領域已搭建北斗高精度衛星導航與位置服務湖南省工程研究中心、省自然資源調查監測中心和長沙市北斗高精度導航定位工程技術研究中心等北斗科技創新平臺，還需進一步整合高校、科研院所以及企業優勢資源，充分發掘平臺在支持產業鏈發展方面的潛力。

2.3 賦予北斗產業發展新動能

通過全方位和多領域的北斗深度應用，推動帶動湖南本土企業和產業高質量發展，是“三高四新”戰略定位與使命任務的重要目標之一。一是要求以全方位應用帶動產業發展。通過一系列面向多行業的主動服務，為湖南省北斗高精度定位終端制造提供廣泛的應用場景。二是要求建立健全政策法規體系給予制度保障。一方面可通過進一步出臺政策統籌推動自然資源領域全方位的北斗應用，另一方面可利用合理有效的監督管理制度來保障產業高速健康發展。三是要求打造具有國際國內影響力的產業發展交流平臺。利用交流平臺，集聚國際國內專家和企業家共同探討北斗科技前沿趨勢和產業發展方向，提升我省創新資源整合能力，擴大湖南北斗導航新的服務和產品在國內國際的影響力。

3 深化自然資源北斗應用服務“三高四新”戰略的新舉措

3.1 完善基礎設施

（1）基準站維護及網型優化。一是加強基礎設施常態化運維。提高基準站故障處理效率，提高系統各項服務穩定性，全方位提升運維信息化水平。二是更新升級基礎設施。針對設備老化，計算能力、并發能力等問題，開展基準站搬遷落地改造、設備更新換代，升級網絡帶寬，避免因基礎設施差導致服務穩定性降低的問題。三是優化基準站空間布局。分析評估應用需求，通過優選、改造、升級、補充等方式整合資源或加密基準站，將基準站網的平均間距縮短至25 km。

（2）提升通信網絡覆蓋質量。高精度衛星定位服務依賴移動通信網絡來實現數據傳輸。一是建立盲區解決方案。利用用戶位置大數據，分析通信盲區和薄弱區，協調運營商部門增加通信基站或應急通信設備實現移動通信全覆蓋。二是建設衛星通訊備份網絡。在基準站數據傳輸網絡故障多發區域，建設專用寬帶衛星通訊設備實現應急數據通信方案。三是推動GNSS 與5G基站的融合。通過GNSS 與5G 基站基礎設施的集成融合，共同支撐各行業應用。

（3）兼容北斗三號全面升級。結合自然資源部開展的“全球空間基準軍民融合工程”，完成HNCORS 系統GNSS 硬件、數據處理軟件國產化，全面兼容北斗三號衛星信號頻段，推進國產化和自主可控進程。當前，該工程的接收機設備部分已經逐步按計劃完成了備份部署。

（4）高程定位基準精化。利用衛星定位直接獲取的高程均為地球橢球高度，而實際應用需求均為海拔高度。似大地水準面模型是將橢球高轉化為海拔高的關鍵基礎模型，以自然資源部發布的新一輪一等水準測量成果為基礎，進一步開展似大地水準面精化，可有效地提升高程定位精度和現勢性。

3.2 推動共享融合

（1）基準站數據共享。目前，湖南省境內共有基準站734 座，存在重復建設和資源浪費問題。一是落實自然資源基準站網融合。開展自然資源系統各市州基準站的質量評估，對于符合建設規劃與標準的基準站納入省級站網，不符合要求的基準站予以關停。二是推進行業基準站網融合。通過有效整合電力、移動等行業以及商業公司建設的基準站網，以自然資源基準站數據的主動共享為基礎，促進不同行業之間資源的互補共享。

（2）跨區域服務融合。由于當前各省的北斗導航定位基準站均為各省獨立服務，尚未完全實現跨省漫游。湖南在自然資源部指導下，提出了省際協同服務解決方案，聯合江西、湖北、廣東等十省區共同發起省際協同服務共享。區別于直接數據共享，服務共享兼顧各省實際情況，以統一標準的省際協同服務體系，實現跨區域高質量位置服務。下一步，湖南繼續牽頭為九省完善跨區域服務平臺，為構建全國基準站服務“一張網”探索經驗。

（3）導航與遙感創新融合。導航定位技術與遙感技術融合是發展趨勢[9]。在平臺融合方面，HNCORS移動端高精度位置服務技術，集成高分辨衛星遙感影像，自主研發“易測”APP，已廣泛應用于農村建房規劃建設，后續將推廣到自然資源調查監測、違法違規用地督察、耕地保護“田長制”等場景。在技術集成方面，HNCORS 系統實時接收GNSS 衛星數據，建立全省范圍內的水汽快速時空變化模型，提升短臨降雨監測和預警能力，為地質災害監測、預警提供技術支撐，對于減少地質災害損失具有重要的意義。我省在GNSS遙感融合方面取得了一定進展，未來將進一步深化平臺融合，技術集成，擴大應用范圍。

（4）軍民融合協同創新。在湖南省人民政府、國防科技大學及原國家測繪地理信息局簽訂的《測繪地理信息軍民融合創新發展戰略合作協議書》框架下，加強以北斗基準站接收機和定位終端為代表的軍用技術民用化。推動省自然資源廳HNCORS、與國防科技大學國際GNSS 監測評估系統（iGMAS）之間的數據共享，推進軍民共用基準站建設，加強地方標準體系建設，推動軍民融合戰略深入實施。

3.3 統籌推進應用

（1）自然資源領域深度應用。一是推進“北斗+測繪”支撐自然資源日常采集業務，全面支撐基準維持、地圖測制、執法取證、采礦探礦、應急測繪、不動產統一登記等日常地理信息采集業務場景。二是推進“北斗+調查監測”助力自然資源調查監測。完善結合北斗終端的調查技術，開展三條紅線預警監測、違法用地監測等示范應用，構建全天候、空天地一體化的自然資源調查監測技術體系。三是“北斗+地質災害監測”規模化應用。推動北斗、合成孔徑雷達（InSAR）及技術融合，為地質災害易發區、多發區、重點區域的監測和評估提供決策支撐。四是充分挖掘“北斗+位置大數據”應用。利用北斗實時定位服務中產生的軌跡數據與規劃的生態保護紅線、永久基本農田和城鎮開發邊界進行疊加分析，發現各類違反規劃管控的行為，發掘北斗在自然資源精細化管理中的應用潛力。

（2）新行業新業態應用拓展。以點帶面利用若干新興領域促進全方位的社會化應用新局面。一是智慧交通。在智能駕駛方面，主動對接“長沙智能駕駛第一城”的戰略實施，同時加強高精度定位與導航電子地圖的支撐保障。在智慧航道方面，不斷完善航標厘米級監測能力，實現航標管理的精細化，提升航道管理效率與能力。在道橋設施監測方面，發掘北斗在結構健康檢測中的作用，利用高頻率的北斗監測設備對橋梁及類似高層建筑開展振動頻率監測應用示范。二是智能機械。智能化已成為工程機械的主要趨勢和發展方向。通過與中聯重科、三一重工、山河智能等企業合作，為工程機械和通航設備提供高精度的北斗定位服務，助力打造國家先進制造業產業高地。三是智慧農業。實現厘米級精度智能播種與撒藥精細管理，為我省“智慧農業”的自動化管理提供地理信息數據支撐。四是氣象監測。利用北斗/GNSS 衛星信號穿透大氣層產生折射的特點，精確提取大氣層中的水分含量和分布，對可能出現的降水時間和強度作出更精確預報，為氣象預報提供技術支持。

（3）構建規模化應用交流平臺。一是舉辦高層次北斗應用科技交流論壇。邀請國內外院士專家開展專題講座，開拓學術視野。組織開展需求對接、行業應用交流、典型示范應用等形式的會展或交流會，促進不同行業需求對接。二是加強北斗科普宣傳。通過全國土地日、測繪法宣傳日等各類主題活動，利用抖音、微博等新媒體創新方式、豐富內容，促進北斗科普進社區、進企業、進校園。三是舉辦應用研發競賽。聯合高校和企業挖掘一批有發展潛力的應用案例進行獎勵、推廣和宣傳，進一步擴大北斗基準站網的影響力，推動北斗高精度技術應用。

3.4 創新監管體系

（1）健全落實基準站管理制度。在《湖南省北斗衛星導航定位基準站建設與服務管理辦法（試行）》基礎上，進一步完善和細化基準站的備案制度和管理要求，建立雙隨機監管工作機制，對全省基準站的建設運行情況進行規范監督。

（2）制定基準站空間布局規劃。統籌各行業、領域需求，結合前期基礎加強頂層設計，編制發布《湖南省北斗衛星導航定位基準站布局國土空間專項規劃》，逐步消除重復和無序建設，引導全省基準站資源統籌，優化全域空間覆蓋，統一建設規范和標準，促進公共資源高效利用。

（3）組建高精度北斗服務聯盟。集聚北斗高精度產業上中下游主要機構組建湖南省北斗高精度應用服務聯盟，打破信息和資源壁壘，促進優質資源高效整合，規范行業市場秩序，積極支持和培育重點頭部企業，推動省內北斗高精度產業健康、有序、高質量發展。

4 結論

“三高四新”戰略定位和使命任務對湖南省北斗導航定位基準站網提出新要求，從完善基礎設施、推動共享融合、統籌推進應用以及創新監管體系4 個方面提出多項舉措，可全面支撐全省“三高四新”戰略實施中的高精度衛星定位需求。如何推進自然資源、工業與信息化、交通運輸、網絡信息安全辦公室以及其他行業主管部門之間的協同配合，共同統籌推進北斗在全社會的應用，有待更加深入的研究。