关于深化自然资源北斗应用服务“三高四新”战略途径浅探

何 庆，敖敏思，靳文凭

（湖南省测绘科技研究所，湖南长沙 410007）

2020 年7 月北斗三号全球卫星导航系统正式开通，北斗迈进全球化应用和服务的新时代。北斗导航作为物联网的关键技术之一，与卫星遥感、5G、大数据、人工智能、云计算等技术迅速融合与深化，成为新型基础设施体系的重要组成部分。由北斗导航衍生或带动形成的高技术产业持续保持较高速度增长，逐步成为战略新兴行业发展新的支撑点[1-3]。

在认真贯彻落实自然资源部“三深引领”“四位一体”精神，大力践行湖南“三高四新”战略定位和使命任务的大背景下，本文通过梳理和分析湖南省北斗在自然资源的应用现状和新要求，从完善基础设施、推动共享融合、统筹全面应用以及创新监管体系4 个方面提出若干举措，为行政主管部门决策提供参考。

自然资源领域的北斗应用总体呈现定位精度高、科技含量高、应用需求广的特点。近年来，湖南省自然资源领域北斗应用主要聚焦于基础设施、应用推广以及政策法规等方面。

1.1 湖南省北斗导航定位基准站网建设

截至2021 年，湖南省卫星导航定位基准站（原湖南省连续运行参考站网，HNCORS）共建成130 座野外台站，完成了硬件兼容北斗三号升级改造，全面提升了系统服务效率和服务能力。HNCORS 建成国内省级基准站网中首个跑零次互联网服务平台“问北位置”。系统已支持12 个省份漫游服务，可提供米/分米/厘米/毫米级精密定位和坐标系转换等基准服务，在智能驾驶、地质灾害监测、气象监测等[4-5]方面具有广泛的应用前景。

1.2 推动全省自然资源及社会化应用服务

HNCORS 应用已经初步形成以测绘地理信息为主，若干新行业高精度应用共同发展的“1+N”格局。HNCORS 替代了传统的光学测量模式，极大地提高了外业测绘生产效率[6]，为自然资源、气象监测、水利水电、交通导航等20多个行业700 余家企事业单位，提供高精度位置服务，日均访问超130 万次。

1.3 创新政策法规体系促进产业发展

湖南省委省政府先后出台了《湖南卫星应用产业发展五年行动计划》《关于统筹推进北斗卫星导航系统应用行动计划的实施意见》等政策文件，描绘了北斗产业高质量发展的蓝图。省人民政府办公厅发布的《关于促进地理信息产业发展的实施意见》明确了自然资源领域发展北斗高精度导航定位产业的支持政策和详细举措。2020年，省自然资源厅为规范卫星导航定位基准站建设应用、促进高精度北斗导航定位产业发展，进一步创新地提出了“一套机制、一部规划、一个平台”的建设思路。

2.1 构建全域高质量服务体系

一是要求更加完善的基础设施。新领域、新应用、新业态对卫星导航定位的基础设施提出了更高的要求，只有更加完善的基础设施与快速发展的5G、互联网、大数据、云计算等技术相融合，才能提供“时间上分秒不断、精度上毫厘不差”的高精度卫星定位服务[7-8]。二是对应用推广和宣传提出了更高的要求。在“三高四新”战略实施的背景下，北斗高精度卫星定位服务必须主动走出熟悉的自然资源领域，主动与行业需求相结合，还需充分利用极具特色的湖湘传媒产业优势打造宣传品牌。

2.2 支撑北斗核心科技创新突破

一是要求更强的自主创新和可控能力。基准站接收机、芯片和实时数据处理软件系统等方面，国产品牌性能仍然与国外产品存在一定的差距。测量型终端设备的板卡仍然没有实现全方位自主可控，“有机无芯”已经成为北斗领域卡脖子的技术之一。二是要求整合搭建更高质量的科技创新平台。省自然资源领域已搭建北斗高精度卫星导航与位置服务湖南省工程研究中心、省自然资源调查监测中心和长沙市北斗高精度导航定位工程技术研究中心等北斗科技创新平台，还需进一步整合高校、科研院所以及企业优势资源，充分发掘平台在支持产业链发展方面的潜力。

2.3 赋予北斗产业发展新动能

通过全方位和多领域的北斗深度应用，推动带动湖南本土企业和产业高质量发展，是“三高四新”战略定位与使命任务的重要目标之一。一是要求以全方位应用带动产业发展。通过一系列面向多行业的主动服务，为湖南省北斗高精度定位终端制造提供广泛的应用场景。二是要求建立健全政策法规体系给予制度保障。一方面可通过进一步出台政策统筹推动自然资源领域全方位的北斗应用，另一方面可利用合理有效的监督管理制度来保障产业高速健康发展。三是要求打造具有国际国内影响力的产业发展交流平台。利用交流平台，集聚国际国内专家和企业家共同探讨北斗科技前沿趋势和产业发展方向，提升我省创新资源整合能力，扩大湖南北斗导航新的服务和产品在国内国际的影响力。

3.1 完善基础设施

（1）基准站维护及网型优化。一是加强基础设施常态化运维。提高基准站故障处理效率，提高系统各项服务稳定性，全方位提升运维信息化水平。二是更新升级基础设施。针对设备老化，计算能力、并发能力等问题，开展基准站搬迁落地改造、设备更新换代，升级网络带宽，避免因基础设施差导致服务稳定性降低的问题。三是优化基准站空间布局。分析评估应用需求，通过优选、改造、升级、补充等方式整合资源或加密基准站，将基准站网的平均间距缩短至25 km。

（2）提升通信网络覆盖质量。高精度卫星定位服务依赖移动通信网络来实现数据传输。一是建立盲区解决方案。利用用户位置大数据，分析通信盲区和薄弱区，协调运营商部门增加通信基站或应急通信设备实现移动通信全覆盖。二是建设卫星通讯备份网络。在基准站数据传输网络故障多发区域，建设专用宽带卫星通讯设备实现应急数据通信方案。三是推动GNSS 与5G基站的融合。通过GNSS 与5G 基站基础设施的集成融合，共同支撑各行业应用。

（3）兼容北斗三号全面升级。结合自然资源部开展的“全球空间基准军民融合工程”，完成HNCORS 系统GNSS 硬件、数据处理软件国产化，全面兼容北斗三号卫星信号频段，推进国产化和自主可控进程。当前，该工程的接收机设备部分已经逐步按计划完成了备份部署。

（4）高程定位基准精化。利用卫星定位直接获取的高程均为地球椭球高度，而实际应用需求均为海拔高度。似大地水准面模型是将椭球高转化为海拔高的关键基础模型，以自然资源部发布的新一轮一等水准测量成果为基础，进一步开展似大地水准面精化，可有效地提升高程定位精度和现势性。

3.2 推动共享融合

（1）基准站数据共享。目前，湖南省境内共有基准站734 座，存在重复建设和资源浪费问题。一是落实自然资源基准站网融合。开展自然资源系统各市州基准站的质量评估，对于符合建设规划与标准的基准站纳入省级站网，不符合要求的基准站予以关停。二是推进行业基准站网融合。通过有效整合电力、移动等行业以及商业公司建设的基准站网，以自然资源基准站数据的主动共享为基础，促进不同行业之间资源的互补共享。

（2）跨区域服务融合。由于当前各省的北斗导航定位基准站均为各省独立服务，尚未完全实现跨省漫游。湖南在自然资源部指导下，提出了省际协同服务解决方案，联合江西、湖北、广东等十省区共同发起省际协同服务共享。区别于直接数据共享，服务共享兼顾各省实际情况，以统一标准的省际协同服务体系，实现跨区域高质量位置服务。下一步，湖南继续牵头为九省完善跨区域服务平台，为构建全国基准站服务“一张网”探索经验。

（3）导航与遥感创新融合。导航定位技术与遥感技术融合是发展趋势[9]。在平台融合方面，HNCORS移动端高精度位置服务技术，集成高分辨卫星遥感影像，自主研发“易测”APP，已广泛应用于农村建房规划建设，后续将推广到自然资源调查监测、违法违规用地督察、耕地保护“田长制”等场景。在技术集成方面，HNCORS 系统实时接收GNSS 卫星数据，建立全省范围内的水汽快速时空变化模型，提升短临降雨监测和预警能力，为地质灾害监测、预警提供技术支撑，对于减少地质灾害损失具有重要的意义。我省在GNSS遥感融合方面取得了一定进展，未来将进一步深化平台融合，技术集成，扩大应用范围。

（4）军民融合协同创新。在湖南省人民政府、国防科技大学及原国家测绘地理信息局签订的《测绘地理信息军民融合创新发展战略合作协议书》框架下，加强以北斗基准站接收机和定位终端为代表的军用技术民用化。推动省自然资源厅HNCORS、与国防科技大学国际GNSS 监测评估系统（iGMAS）之间的数据共享，推进军民共用基准站建设，加强地方标准体系建设，推动军民融合战略深入实施。

3.3 统筹推进应用

（1）自然资源领域深度应用。一是推进“北斗+测绘”支撑自然资源日常采集业务，全面支撑基准维持、地图测制、执法取证、采矿探矿、应急测绘、不动产统一登记等日常地理信息采集业务场景。二是推进“北斗+调查监测”助力自然资源调查监测。完善结合北斗终端的调查技术，开展三条红线预警监测、违法用地监测等示范应用，构建全天候、空天地一体化的自然资源调查监测技术体系。三是“北斗+地质灾害监测”规模化应用。推动北斗、合成孔径雷达（InSAR）及技术融合，为地质灾害易发区、多发区、重点区域的监测和评估提供决策支撑。四是充分挖掘“北斗+位置大数据”应用。利用北斗实时定位服务中产生的轨迹数据与规划的生态保护红线、永久基本农田和城镇开发边界进行叠加分析，发现各类违反规划管控的行为，发掘北斗在自然资源精细化管理中的应用潜力。

（2）新行业新业态应用拓展。以点带面利用若干新兴领域促进全方位的社会化应用新局面。一是智慧交通。在智能驾驶方面，主动对接“长沙智能驾驶第一城”的战略实施，同时加强高精度定位与导航电子地图的支撑保障。在智慧航道方面，不断完善航标厘米级监测能力，实现航标管理的精细化，提升航道管理效率与能力。在道桥设施监测方面，发掘北斗在结构健康检测中的作用，利用高频率的北斗监测设备对桥梁及类似高层建筑开展振动频率监测应用示范。二是智能机械。智能化已成为工程机械的主要趋势和发展方向。通过与中联重科、三一重工、山河智能等企业合作，为工程机械和通航设备提供高精度的北斗定位服务，助力打造国家先进制造业产业高地。三是智慧农业。实现厘米级精度智能播种与撒药精细管理，为我省“智慧农业”的自动化管理提供地理信息数据支撑。四是气象监测。利用北斗/GNSS 卫星信号穿透大气层产生折射的特点，精确提取大气层中的水分含量和分布，对可能出现的降水时间和强度作出更精确预报，为气象预报提供技术支持。

（3）构建规模化应用交流平台。一是举办高层次北斗应用科技交流论坛。邀请国内外院士专家开展专题讲座，开拓学术视野。组织开展需求对接、行业应用交流、典型示范应用等形式的会展或交流会，促进不同行业需求对接。二是加强北斗科普宣传。通过全国土地日、测绘法宣传日等各类主题活动，利用抖音、微博等新媒体创新方式、丰富内容，促进北斗科普进社区、进企业、进校园。三是举办应用研发竞赛。联合高校和企业挖掘一批有发展潜力的应用案例进行奖励、推广和宣传，进一步扩大北斗基准站网的影响力，推动北斗高精度技术应用。

3.4 创新监管体系

（1）健全落实基准站管理制度。在《湖南省北斗卫星导航定位基准站建设与服务管理办法（试行）》基础上，进一步完善和细化基准站的备案制度和管理要求，建立双随机监管工作机制，对全省基准站的建设运行情况进行规范监督。

（2）制定基准站空间布局规划。统筹各行业、领域需求，结合前期基础加强顶层设计，编制发布《湖南省北斗卫星导航定位基准站布局国土空间专项规划》，逐步消除重复和无序建设，引导全省基准站资源统筹，优化全域空间覆盖，统一建设规范和标准，促进公共资源高效利用。

（3）组建高精度北斗服务联盟。集聚北斗高精度产业上中下游主要机构组建湖南省北斗高精度应用服务联盟，打破信息和资源壁垒，促进优质资源高效整合，规范行业市场秩序，积极支持和培育重点头部企业，推动省内北斗高精度产业健康、有序、高质量发展。

“三高四新”战略定位和使命任务对湖南省北斗导航定位基准站网提出新要求，从完善基础设施、推动共享融合、统筹推进应用以及创新监管体系4 个方面提出多项举措，可全面支撑全省“三高四新”战略实施中的高精度卫星定位需求。如何推进自然资源、工业与信息化、交通运输、网络信息安全办公室以及其他行业主管部门之间的协同配合，共同统筹推进北斗在全社会的应用，有待更加深入的研究。

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