YC—CORS技术在宜昌森林资源调查中应用的研究

丁峰　王万政　李海潇　张萌

摘要：以YC-CORS技术在宜昌市森林资源调查中的应用为例，阐述了YC-CORS技术原理和建设发展情况，探讨了其在森林资源调查中的应用优势和存在的问题，展望了YC-CORS技术在森林资源监测和智慧林业建设中的重要意义。指出了该技术必将有效地推动宜昌智慧林业的建设发展的步伐。

关键词：森林资源调查 YC-CORS 智慧林业建设

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）06-0184-02

1 引言

CORS是指利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（Continuously OperatingReference Stations，缩写为CORS），CORS系统是全球卫星定位技术、计算机网络技术、数字化通讯技术等高新科技综合体，是目前国内外GPS的先进技术和发展趋势。2008年，宜昌市连续运行卫星定位服务（YiChang Continuous Operational Reference System，简称YC-CORS）建成，该系统能在数秒之内精确定位至厘米级，并覆盖宜昌近70%的国土面积。由于该系统准确度高、工作效率高等特点，越来越多的应用在宜昌市城市规划、水利、交通等行业。宜昌市是一个森林资源十分丰富的山区市，是生物多样性富集地区，索有鄂西“绿色宝库”之称。全市林业用地面积154.05万hm²，占国土总面积的72.6%。森林覆盖率达到65.7%，居全省之首。

森林资源管理监测任务繁重，特别是在森林资源连续清查、森林资源规划设计调查以及造林作业调查设计与伐区调查规划设计中，需要有高精度的卫星定位系统支撑开展监测样地的初设与导航复位、林班界与林班桩定位、荒界落界与测图信息数据采集等工作。YC-CORS系统与传统手持GPS作业相比，具有操作简便、作用范围广、精度高、实时性强、覆盖率广、野外单机作业等众多优点，在宜昌市森林资源动态监测和智慧林业建设方面具有广阔的应用前景。

2 YC-CORS技术原理及建设现状

2.1 YC-CORS工作原理

YC-CORS即连续运行参考站系统，为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网（LAN/WAN）技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位，伪距），各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。根据系统功能的要求，此系统的GPS硬件由如下几个单元组成：GPS基站、电源系统、用户系统。整个系统的原理如图1所示。

2.2 YC-CORS作业操作流程与数据处理流程

YC-CORS作业操作流程：以宜昌站现有具备差分功能的厘米级高精度GPS设备（中海达V60 GNSSRTK系统）为例进行操作。首先安装用于接收CORS基站信号手机卡（手机卡要有移动数据流量功能），接着将RTK的工作模式设置移动站，数据链设置为内置网络模式，网络接口设置为CORS格式，然后设置所要测量样地的坐标系统各项参数、投影参数、椭球转换、平面转换，最后使用YC-CORS中心运营商提供授权的基站服务器IP地址和端口密码进行登陆连接，连接成功后就可以开始测量定位了。

YC-CORS数据处理流程：RTK工作时数据通讯模块通过局域网从服务器的指定位置获取YC-CORS基站提供的差分信息后输入RTK数据处理模块进行差分解算，然后得出当前所测样地的精准地理位置坐标。整个数据处理流程如图2所示。

2.3 YC-CORS建设现状

宜昌市连续运行卫星定位服务系统（YC-CORS）于2008年建成并完成测试投入试运行，先后在宜昌主城区、秭归、长阳、远安和枝江建设了5个高时空分辨率、高效率、高覆盖率的连续运行卫星定位服务系统，平均站间距约42km。覆盖面积约为1万km²，同时建立了宜昌市高精度、动态的、现代三维大地测量基准框架。并对针对高精度的控制测量、基础测绘、以及土地、林业、农业等部门的调查测绘提供开放服务，任何具有差分功能移动端设备经批准后，都能进入该系统，获得该系统的服务。

3 YC-CORS在森林资源调查中的应用优势

（1）精度定位可以大幅提升工作效率。在国家森林资源连续清查中样地复位、寻找中心桩和角桩、确定边界是一项对卫星定位设备精度要求较高的工作，传统GPS设备误差通常在2～3m左右，寻找多前年被植被土壤覆盖的固定中心桩和角桩通常要花费大量的调查工时。现在通过YC-CORS对每中心桩和4个角桩（图3）进行厘米级精确定位，并将各个定位点的经纬度数据编辑入库，在下一次的样地复位工作就能轻易中通过YC-CORS系统导航找到固定样地中的中心桩和角桩，这将大大提高森林资源调查工作效率。

（2）森林资源外业调查工作更便捷。传统的RTK技术中，外出作业必须架设基准站，除携带移动站设备外，仍需携带基准站及供基准站使用的电瓶、发射电缆、角架等诸多设备。而使用YC-CORS系统后，外出作业只需携带移动站设备即可，使得外出作业从繁重的设备中解脱出来。

（3）可以增加有效的作业范围。传统的RTK技术中，采用数传电台做为差分信号的载体，受无线电技术的束缚，作业的距离有限，在理想环境下有效作用距离也只能达到10～20km。随着RTK技术的成熟，OEM主板解算模型所能达到的作用距离已超过40km，无线电台的瓶颈日益突现。YC-CORS系统摆脱了无线电技术的束缚，采用因特网、GPRS和CDMA做为差分信号传输的载体，借用成熟的网络和移动通讯技术，使差分信号的传输再也无距离的限制，充分发挥出RTK技术的效能。

（4）全天候实时传输。YC-CORS基站全天24小时运行，而且利用移动通讯技术作为传输载体，使实时动态监测又有了一种新的可能性。野外PDA采集设备与通讯技术相结合，能够实时的将测量的数据通过网络传输至电脑等输出终端，提供实时的、动态的数据。

（5）林业调查领域扩展性强。大多采集设备都具备PDA功能，还可以应用到其他森林资源专题调查项目如：古树名木调查、湿地调查、林权落界、林业司法鉴定、无人机操控等。

（6）据兼容性好。支持数据格式包括：ArcGISShapefile，MapInfo MIF，Microsoft Access，abase，Auto-CAD DXF等格式，兼容性较好。

4 存在的问题

（1）森资源调查工作多在山区密林，GPS和GSM网络信号在复杂的地形会接收不到信号。

（2）应用成本较高。目前应用YC-CORS具备差分功能的GPS设备价格都较为昂贵，除了软硬件费用外，还需要考虑手机GPRS流量通讯费用。

（3）YC-CORS网络的建立、运营管理都是规划、测绘相关部门负责，因此需要相关部门的协助。

（4）YC-CORS和传统RTK相比，由于基站是地理位置固定的，相对来说有其区域的局限性。目前该系统工作基站主要集中在宜昌主城区和秭归、长阳、远安和枝江几个周边县市，而在森林资源相对丰富的五峰县、兴山县这样的边远山区目前还未起步建设，需加在宜昌全域范围加密参考站，实现连续运行网络系统。

5 结语

“十三五”是实现林业现代化的重要时期，要实现林业资源进行精确定位、精准保护和信息化动态监测，就必须要有大量高精度的地理信数据做支撑。YC-CORS系统在森林资源调查和监测中的应用前景和地位将越显突出。虽然目前YC-CORS还存在基站建设不足，应用设备成本较高等缺点，但是其高精度、快速定位、多领域广泛应用的优势，必将大大推动宜昌智慧林业建设发展的步伐。