GNSS基准站使用指南

一、产品概述

GNSS基准站，全称为全球导航卫星系统基准站，是指对卫星导航信号进行长期连续观测，并通过通信设施将观测数据实时或者定时传送至数据中心的地面固定观测站。基准站是国家重要的空间信息基础设施，是北斗卫星导航系统落地应用的关键配套设施。

GNSS基准站通过连续接收GNSS定位卫星发射的卫星定位信号，因其自身定位坐标经长期重复计算精度极高，可作为各级测量工作的控制基准。各基准站通过网络与中央数据处理中心连线，把收集的相关数据进行上传，经分析及处理，计算出区域性的卫星定位改正参数，以向用户提供基于网络的实时动态卫星定位服务。

基准站的建设和运行维护实行统一规划、统一标准、统一监管，坚持合理布局、依法备案、资源共享、保障安全的原则。

二、系统组成

GNSS测量系统主要由基准点（参考站）、监测点（流动站）、解算站及云平台等部分组成。

基准点（基准站） ：是系统中作为标准的原点，所有测点的水平位移及高程变化均以基准站的相对变化为最终结果，因此基准点应设置在相对稳固的位置。基准点数量不应少于3个，选择其中1~2个基准点安装GNSS设备形成基准站，其余基准点用于定期校核基准站。

监测点（流动站） ：是相对于基准点的形变测试站点。

解算站：用于对GNSS数据进行解算处理（后端解算方式需要）。

数据中心：用于基准站数据收集、存储、使用、加工、传输、提供。

数据通信网络：由公用或专用的通信网络构成，用于实现基准站与数据中心、数据中心与用户间的数据交换。

基准点或测点采用一体化封装方式，内部由GNSS接收模块、GNSS测量天线、保护罩等组成。系统支持的测点与基准点距离可达5km，每个系统支持的测站数量不限。

三、工作原理

GNSS基准站为24小时全天候运作的固定卫星定位信号接收站，不分昼夜与天气情况，持续接收与储存由GNSS定位卫星发射的卫星定位信号。

其基本工作原理如下：

信号接收：基准站天线持续接收多颗GNSS卫星（GPS、北斗、GLONASS、Galileo等）发射的导航定位信号。

数据记录与传输：接收机对信号进行处理，生成原始观测数据（包括伪距、载波相位、多普勒观测值等），并通过数据通信网络定时或实时将观测数据传输至数据中心。

差分改正计算：数据中心对各基准站的观测数据进行综合处理，计算出区域性的卫星定位改正参数。

服务播发：系统通过移动网络、UHF电台、Internet等形式向用户播发定位导航数据，用户只需一台具备移动通讯功能的GNSS接收机即可获得高精度定位服务。

当多个基准站稀疏、均匀地布设成网时，可借鉴广域差分GPS和局域差分GPS的原理，消除或削弱各种系统误差的影响，获得高精度的定位结果。

四、产品特点

GNSS基准站通常具有以下特点：

长期连续观测：24小时全天候不间断运行，持续接收和记录卫星信号。

高精度定位：经长期重复计算，坐标精度极高，可作为各级测量工作的控制基准。

自动化运行：无需人工值守，自动完成信号接收、数据记录与传输。

多系统兼容：支持GPS、北斗、GLONASS、Galileo等多种GNSS系统。

网络化服务：通过数据中心联网，向覆盖范围内用户提供实时动态定位服务。

远程监控与管理：支持以远程方式对基准站进行设置、控制，包括参数设定、启动或停止运行、原始数据采样频率控制、固件升级等。

五、安装指南

5.1 站址选择

科学合理的站址选择是确保基准站长期稳定运行的基础，应遵循以下原则：

稳定性：基准站应布设在灾害体外围稳定处，远离容易发生位移变化的地带，以确保长期观测的稳定性。基准点应设置在相对稳固的位置。

视野开阔：对空视野要求较开阔，视野内高度角15°范围内无成片遮挡物，以便接收卫星信号。

电磁环境：远离大功率无线电发射源（例如电视台、电台、微波站等），距离不小于200米；同时远离高压输电线和微波无线电信号传输通道，距离不小于50米，以减少电磁干扰。

减少反射：附近不应有强烈信号反射物件（如大型建筑物、大面积水域等），以减少多路径效应对信号的影响。

地质条件：地基应选在地质条件良好、稳定、易长期保存且适合观测的地方。观测墩宜建在稳固的基岩上。

交通便利：交通较为便利，利于施工、施测及后期维护作业。

5.2 观测墩建设

依据建站地理、地质环境，观测墩可分为基岩观测墩、土层观测墩、屋顶水泥观测墩和屋顶钢标观测墩等类型。

地基尺寸通常为500mm×500mm×600mm。

采用C25混凝土标准浇筑，浇筑20cm后把预埋固定钢筋放置其中。

屋顶观测墩的高度应大于0.8m。

观测墩应建在利于长期保存和观测的地点。

5.3 设备安装

天线安装：

GNSS天线位置的上方应开阔无遮挡，天线与载体应为刚性连接，确保天线不会发生晃动。天线必须严格对中整平，使用光学对中器或激光对中装置确保天线相位中心与标石中心重合（偏差≤2mm），水准气泡居中（倾斜≤2′）。

天线高度建议为1.8米，天线高须精确量取（从天线参考点至标石面，正交三方向测量取均值）。天线指北标志线应与正北向对齐。

接收机安装：

接收机安装之前应取得专业检测机构的检定合格证书。接收机一般放于室内，用于处理卫星信号生成观测数据并通过网络传输给服务器。接收机与观测墩之间通过馈线连接。

使用GNSS天线电缆将GNSS天线连接到接收机的GNSS端口。

插入电缆时，要让插头的红点与插座的红线对齐，然后小心地插入插座，不要强行把插头插在接收机端口。

馈线应自然下垂、避免缠绕和直角弯折，接头应做好防水处理（热缩管+防水胶带）。

供电系统：

优先选用稳压电源或太阳能+蓄电池组合供电，确保7×24小时连续运行。如果采用太阳能供电，太阳能板需朝南安装，确保能充分接收太阳光照。

通信设备：

如果通信采用4G/5G无线通讯，现场需要有稳定的信号。通信链路需考虑冗余配置，实时监测信号强度与数据传输状态。

5.4 安装后的工作

安装、更新之后应填写“基准站接收机登记表”，并拍摄照片。

进行调试和测试，确保各项功能正常运行。

检查信号接收质量，确保无遮挡和电磁干扰。

所有参数（坐标、天线型号、接收机设置、采样率、数据格式等）须完整归档。

六、操作与使用

6.1 基本配置

设备安装完成后，需进行系统配置：

工作模式设置：根据实际需求设置接收机工作模式（如自启动基准站模式）。

采样频率设置：设置原始数据采样频率。

数据格式设置：配置数据输出格式（如RTCM协议等）。

坐标录入：输入基准站的已知点坐标。

路由与解算设置：配置数据传输路由和解算参数。

6.2 数据采集

基准站按照设定的采样率连续采集GNSS原始观测数据，包括：

伪距观测值

载波相位观测值

多普勒观测值

卫星星历数据

信噪比数据

数据采集后通过通信网络实时或定时传输至数据中心。

6.3 数据查看与监控

远程监控：通过监控软件或监控视频每天检查基准站运行状态，包括设施与仪器设备运行状态、观测环境状况、数据传输网络通信状态等。

数据质量检查：每天检查前一个单日时段观测数据文件的数量及数据量是否齐全。计算数据完整率、数据有效率、多路径误差和周跳比值等指标。

坐标更新：定期进行基准站数据处理，获得日解、周解、月解、年解，对基准站坐标位移量发生较大变化的，应及时更新基准站坐标。

七、日常维护

科学运维是保障基准站长期稳定运行的关键。

7.1 远程维护

远程维护是日常维护的重要组成部分：

每天检查基准站前一个单日时段观测数据文件的数量及数据量是否齐全。

每天通过监控软件或监控视频远程检查基准站运行状态。

每10天不少于1次了解数据后处理情况；若数据后处理结果出现异常，应分析判断观测墩是否存在沉降、倾斜、滑移等不稳定情况。

每月不少于1次检查基准站仪器设备软件（固件）运行情况和参数配置。关注软件更新消息，必要时及时安装更新。

发现异常应及时查找原因并远程处置；远程操作不能解决的问题，应及时通知运维人员到现场检查维护。

7.2 现场巡检

每年应进行定期巡检：

有人值守的基准站应每半月至少1次，无人值守的基准站应每月至少1次。

供电设备检查：查看市电供电电表的用电量、测量供电电压；测量太阳能控制器的输出电压；检查交流电源自动切换到电池组供电是否正常。

防雷设备检查：定期检查连接处是否紧固、接触是否良好、接地线有无锈蚀。每年雷雨季节前应对运行中的防雷器进行一次老化检查。定期测量接地电阻值，接地电阻值应小于4Ω。

天线检查：测量天线指北标志线指向与正北向的偏离度；测量天线高并记录；若发现天线环视遮挡发生变化且无法清理，应重新测量绘制点位环视图。

网络检查：查看路由器状态，检查网络线路是否存在安全隐患。

巡检过程中发现的问题和安全隐患应及时现场处置；现场不能解决的，应详细记录（包括拍摄照片）并提出处理方案建议。

7.3 数据维护

实时监测接收机数据完整性，若出现问题应及时组织技术人员查找原因并采取补救措施。

定期对站点的连续24小时数据质量进行检查。

对接收机观测数据、气象数据、设备运行状态数据等进行永久备份，备份数据在系统时长不小于10年。

7.4 日常清洁与保养

定期清洁天线罩，避免灰尘、鸟粪等覆盖物影响信号接收。

检查紧固件是否松动。

定期校验天线高、核查坐标成果一致性。

记录环境变化（如新增障碍物等）。

八、常见故障排查

故障现象	可能原因	排查方法
设备无数据输出	供电故障或电量不足	检查供电线路、电池状态和电源指示灯
数据中断	通信网络故障	检查路由器状态、网络线路和信号强度
数据质量下降	天线遮挡或电磁干扰	检查天线环视遮挡情况，排查附近新增遮挡物或干扰源
坐标异常	观测墩沉降或倾斜	分析判断观测墩稳定性，必要时进行现场测量核查
接收机不启动	设备软件故障或参数错误	检查软件运行状态和参数配置，必要时重新配置或更新软件
差分信号不发射	基准站电量过低或指示灯异常	检查电量状态和指示灯工作是否正常
定位精度下降	天线相位中心偏移或天线高变化	重新校验天线对中整平，重新量取天线高

九、注意事项与局限性

9.1 注意事项

依法备案：基准站开工建设时，建设单位应当向所在地省级自然资源主管部门备案。

资质要求：基准站建设和运行维护单位应当具备相应的测绘资质。

防雷接地：必须做好防雷措施，接地电阻值应小于4Ω。

数据安全：基准站观测数据涉及国家地理信息安全，应妥善保管。

专业操作：基准站的安装、维护、操作需由专业技术人员进行。

9.2 局限性

信号遮挡：建筑物、树木等遮挡物会影响卫星信号接收，选址时需确保视野开阔。

电磁干扰：大功率无线电发射源和高压输电线可能造成信号干扰。

多路径效应：大面积水域、光滑建筑物表面等可能造成信号反射，影响观测精度。

供电依赖：设备需要持续供电，供电中断将导致数据缺失。

通信依赖：数据传输依赖通信网络，网络故障会影响数据实时传输。

十、典型应用领域

GNSS基准站可广泛应用于以下领域：

维持国家测绘基准：作为国家测绘基准的重要基础设施。

地质灾害监测：用于大坝、尾矿库、山体滑坡、桥梁、矿山采空区地面沉降等位移及变形监测。

自动驾驶：为自动驾驶车辆提供高精度定位服务。

城市建设：为城市规划、建设和管理提供精准位置服务。

低空经济：为无人机等低空飞行器提供导航定位支持。

城市地下管线管理：实现管线AR巡检，将地下管线数据与现实世界精准锚定。

水文监测：与验潮站并置建设，用于海洋水文监测。

地壳运动观测：用于地震监测和地壳运动研究。