《Scientific Reports》：A strategic framework for extending the Egyptian geodetic CORS network in support of vision 2030
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摘要：国家发展战略“埃及2030愿景”正在通过基础设施网络、农业开垦和城市社区建设，推动沙漠地区的大规模扩张。新三角洲、新河谷以及北海岸和红海沿岸的开发等大型项目，需要为全球导航卫星系统（GNSS）建立精确且统一的大地测量参考框架。然而，目前国家连续运行参考站
摘要：国家发展战略“埃及2030愿景”正在通过基础设施网络、农业开垦和城市社区建设，推动沙漠地区的大规模扩张。新三角洲、新河谷以及北海岸和红海沿岸的开发等大型项目，需要为全球导航卫星系统（GNSS）建立精确且统一的大地测量参考框架。然而，目前国家连续运行参考站（CORS）网络的布局仍集中于尼罗河谷和三角洲地区，导致这些新建大型项目的覆盖不足。本研究提出对埃及CORS网络进行战略性扩展，以确保大地测量的一致性，并支持未来几年规划的大规模开发。本研究所提出的框架将GNSS网络设计原则与数学建模及严密平差技术相结合，以估算拟设站点和基线的测量精度。该框架基于现有埃及CORS网络（由49个站点组成）构建。为将覆盖范围扩展至目标区域，拟增设66个新站点，使CORS网络总数增至115个站点。在精度评估方面，研究人员收集并处理了现有49个站点的GNSS观测数据，以推导基线精度估算所需的系数。结果表明，所提出的CORS扩展方案具有一致性和稳健性，点位标准误差低于1.8厘米，证实其适用于区域大地测量基础设施和厘米级定位应用，可支持埃及2030愿景。
**埃及CORS网络扩展的战略框架：支撑2030愿景的大地测量基础设施规划**
**研究背景与问题**
埃及的“2030愿景”国家发展战略旨在通过大规模沙漠开垦、农业扩展和新型城市建设推动经济与社会发展。具体目标包括将耕地面积从约970万英亩增加至1500万英亩以上，并实施新三角洲、新河谷、北海岸西部地带及红海沿岸等多个大型项目。这些开发区域大多位于尼罗河谷和三角洲以外的沙漠地带，亟需统一且精确的大地测量控制网络，以支持基础设施施工、土地划界、农业精准管理和环境监测等应用。全球导航卫星系统（GNSS）定位技术已成为建立高精度大地测量网络的核心手段，而连续运行参考站（CORS）网络则能够提供实时及后处理定位服务。然而，目前埃及的国家CORS网络仍集中于尼罗河谷和三角洲地区，新建开发区缺乏足够的站点覆盖，导致测量精度和一致性无法满足大型项目的需求。因此，有必要对现有CORS网络进行战略性扩展，以保障全国范围内的地理空间集成和测量精度。
**研究内容与结论**
本研究旨在提出埃及CORS网络的战略扩展方案，目标区域包括新三角洲、北海岸西部地带、托什卡、新河谷和红海沿岸。研究人员基于现有49个站点的CORS网络，通过GNSS网络设计原则、数学建模和严密平差技术，评估了拟设站点和基线的精度。研究提出增设66个新站点，使网络总数达到115个，以覆盖目标区域。通过处理现有49个站点的GNSS观测数据，研究人员推导了基线精度估算所需的系数，并应用最小二乘平差方法计算了各拟设站点的位置标准误差。结果表明，所有扩展区域的位置标准误差均低于1.8厘米，验证了扩展网络的稳健性和一致性，可支持厘米级定位应用，符合埃及2030愿景的需求。
**主要技术方法**
研究采用了以下关键技术方法：（1）基于经验距离相关模型和最小二乘（LS）平差估计GNSS基线标准误差，模型参数包括观测时长、基线长度、观测卫星数和位置精度因子（PDOP）；（2）利用埃及现有CORS网络的747条基线观测数据（采集于2025年5月至8月）进行基线处理，采用Net_Diff软件的双差相对定位模式，并应用差分码偏差（DCB）改正、天线相位中心偏移和变化以及精密轨道产品；（3）构建方差-协方差（VC）矩阵，通过旋转矩阵将笛卡尔坐标转换至局部站心坐标系（东、北、天顶方向），计算各拟设站点的位置标准误差；（4）站点选择考虑了地质稳定性、电力通信条件、可维护性和安全性等因素，并参考国际CORS网络建设建议。样本队列来源为埃及现有的49个CORS站。
**研究结果**
*新三角洲区域*：针对P1–P13共13个拟设站点，应用精度估算模型后，各方向标准误差均不超过12毫米，三维位置误差小于18毫米。平均东、北、天顶方向误差分别为5.6毫米、6.0毫米和6.9毫米。远离现有CORS的终端站点（P9–P13）显示出最大的标准误差，符合预期。
*北海岸西部地带*：拟设11个站点（W1–W11），其中W6和W11为两端终端站，误差较大。受MTRH、OZ21和OZ22约束站的限制，其余站点误差较低。所有站点的三维位置标准误差低于12毫米，平均值约为9毫米。
*托什卡区域*：拟设8个新站点（T1–T8），通过OZ02和OZ06两个HARN站连接国家网络。各站点间标准误差变化极小（三方向最大最小差仅为1毫米），平均东、北、天顶误差分别为5.1毫米、4.3毫米和6.1毫米，最大三维位置误差为10.2毫米，平均为9.1毫米。
*红海沿岸*：拟设22个CORS站点，延伸约500公里，并包括服务于南西奈的R11和R12。网络主要沿南北方向延伸，东方向平均误差仅1.2毫米，北和天顶方向分别为8.5毫米和4.5毫米。利用OZ08、OZ09和OZ14三个约束站，将位置标准误差保持在1.1厘米以下。
*新河谷区域*：拟设12个CORS站点，通过OZ05和OZ11连接国家网络。误差行为几乎均匀，V1和V6作为单侧约束的终端站略大。位置标准误差保持在12.2毫米以下，平均值为9.7毫米。
**讨论与结论**
研究讨论了扩展网络的经济可行性。建立单个CORS站点的成本约为25,000–35,000美元（UNAVCO），66个新站点的初始投资约需200万美元，年度运维成本约为初始投资的10%。尽管需要投入，但长期经济回报预期将远超成本，因为扩展网络将支持关键基础设施和开发项目。研究也指出局限性：目前拟设站点尚未建立，无法进行实地验证，但该框架为网络规划提供了坚实基础。结论强调，所提出的扩展方案将提升GNSS定位的可用性和可靠性，惠及测量、基础设施、建筑、精准农业、环境监测和科学研究等领域。位置标准误差低于1.8厘米的结果证明了扩展网络的稳健性，能够满足埃及2030愿景对厘米级定位的需求。未来工作将在站点建成后使用真实GNSS观测数据进行实验验证。
