錢強(qiáng)強(qiáng)，張滇，楊國華

(1.湖州市測(cè)繪院，浙江 湖州 313000； 2.諸暨中專，浙江諸暨 311800)

湖州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)

錢強(qiáng)強(qiáng)1?，張滇1，楊國華2

(1.湖州市測(cè)繪院，浙江 湖州 313000； 2.諸暨中專，浙江諸暨 311800)

湖州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)采用虛擬參考站技術(shù)，建有5個(gè)永久性基準(zhǔn)站，覆蓋全市范圍約5 800 km2。本系統(tǒng)與湖州市似大地水準(zhǔn)面精化成果的結(jié)合，使用戶可以實(shí)時(shí)得到平面坐標(biāo)、高程，真正實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)三維空間定位的功能。

HUZCORS；網(wǎng)絡(luò)RTK；VRS；似大地水準(zhǔn)面模型

1 引 言

湖州市位于浙江省西北部，北瀕太湖，與江蘇省接壤，南臨杭州市；東接嘉興市，西與安徽省交界，總面積5 800 km2。湖州地處長(zhǎng)三角地區(qū)，近年來經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城市建設(shè)飛速發(fā)展，針對(duì)城市測(cè)繪的要求越來越高。所以，建立湖州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱HUZCORS)，意義重大。HUZCORS是現(xiàn)代衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通訊等技術(shù)進(jìn)行多方位、高深度的集成，可以全自動(dòng)、全天候、實(shí)時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的高精度三維坐標(biāo)和時(shí)間信息；它是湖州市實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)代化管理和數(shù)字城市所不可缺少的重要組成部分，滿足湖州市基礎(chǔ)測(cè)繪、國土規(guī)劃、土地管理、工程建設(shè)、形變監(jiān)測(cè)、交通監(jiān)控、港口管理、公共安全等方面對(duì)定位導(dǎo)航服務(wù)的需求。

2 系統(tǒng)組成

HUZCORS以GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的觀測(cè)技術(shù)為主，亦考慮到兼容GLONASS和伽利略系統(tǒng)。本系統(tǒng)由基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)發(fā)播系統(tǒng)、用戶應(yīng)用系統(tǒng)5個(gè)部分組成。各個(gè)基準(zhǔn)站與數(shù)據(jù)處理中心間通過VPN光纖傳輸線路連接成一體，形成CORS的專用網(wǎng)絡(luò)。

基準(zhǔn)站網(wǎng):由5個(gè)GPS衛(wèi)星連續(xù)觀測(cè)跟蹤站和相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成。負(fù)責(zé)采集GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)并輸送至數(shù)據(jù)處理中心，同時(shí)提供系統(tǒng)完好性監(jiān)測(cè)服務(wù)。

數(shù)據(jù)處理中心:系統(tǒng)的控制中心，設(shè)置在湖州市測(cè)繪院信息中心。用于接收各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，形成多基準(zhǔn)站差分定位數(shù)據(jù)，組成一定格式的數(shù)據(jù)文件，分發(fā)給用戶。

數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng):各基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通過VPN光纖傳輸至數(shù)據(jù)處理中心。

數(shù)據(jù)發(fā)播系統(tǒng):系統(tǒng)通過因特網(wǎng)的形式向用戶發(fā)播定位導(dǎo)航數(shù)據(jù)。

用戶應(yīng)用系統(tǒng):包括用戶信息接收系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)型RTK定位系統(tǒng)、事后和快速精密定位系統(tǒng)及自主式導(dǎo)航系統(tǒng)和監(jiān)控定位系統(tǒng)等。

3 系統(tǒng)建立

2008年6月份開始，耗時(shí)6個(gè)月完成系統(tǒng)基準(zhǔn)站建設(shè)、數(shù)據(jù)中心機(jī)房建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等工作，經(jīng)過兩個(gè)月的調(diào)試和試運(yùn)行，HUZCORS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能夠提供給用戶實(shí)時(shí)定位服務(wù)。

3.1 基準(zhǔn)站的建立

HUZCORS的5個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站中兩個(gè)站為基巖站，3個(gè)站為屋頂型基站。站間平均間距約40.7 km，最短站間距為湖州站至長(zhǎng)興站距離 24 km，最長(zhǎng)站間距為南潯站至德清站距離達(dá)55 km。GPS接收機(jī)用標(biāo)準(zhǔn)RJ45接口接入VPN網(wǎng)絡(luò)，所有設(shè)備通過UPS電源供電。

湖州市GPS CORS站相鄰點(diǎn)基線南北方向分量測(cè)量的精度平均值為±0.3 mm，東西方向分量測(cè)量的精度平均值為±0.4 mm；相鄰GPS點(diǎn)基線垂直分量測(cè)量的精度平均值為±1.4 mm；湖州市GPS CORS站基線相對(duì)中誤差最大值為7.93×10－8，平均值為1.45×10－8。

湖州市GPS CORS站空間直角坐標(biāo)X方向的精度平均值為±0.6 mm，Y方向的精度平均值為±0.9 mm，Z方向的精度平均值為±0.6 mm；湖州市GPS CORS站南北方向的精度平均值為±0.3 mm，東西方向的精度平均值為±0.4 mm，高程方向的精度平均值為±1.2 mm。

湖州市GPS CORS站基線精度統(tǒng)計(jì)表 表1

湖州市GPS CORS站坐標(biāo)精度統(tǒng)計(jì)表 表2

3.2 數(shù)據(jù)處理中心架構(gòu)

數(shù)據(jù)處理中心是系統(tǒng)的管理與數(shù)據(jù)處理中心，它按照國家對(duì)機(jī)房建設(shè)設(shè)計(jì)的規(guī)范要求進(jìn)行建設(shè)。機(jī)房恒溫、無塵的工作環(huán)境能保證 24 h安全運(yùn)行，并且具有實(shí)用、可靠、可擴(kuò)展及升級(jí)等性能。數(shù)據(jù)中心處理軟件選用Trimble公司提供的GPSNet軟件。數(shù)據(jù)中心由一臺(tái)服務(wù)器完成數(shù)據(jù)處理、分發(fā)、用戶管理等工作，另一臺(tái)服務(wù)器做備份機(jī)。

3.3 數(shù)據(jù)通訊的選定

(1)基準(zhǔn)站到數(shù)據(jù)中心

基準(zhǔn)站到數(shù)據(jù)中心利用光纖VPN網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，帶寬為2 M；Net R5 GPS接收機(jī)通過RJ45端口直接接入VPN網(wǎng)絡(luò)。這種方式減少了連接的中間環(huán)節(jié)，最大限度減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間延遲，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，保證了網(wǎng)絡(luò)通訊的穩(wěn)定性。該方式同時(shí)也作為數(shù)據(jù)中心原始數(shù)據(jù)完好性檢驗(yàn)的通訊鏈路，確保了數(shù)據(jù)中心記錄的觀測(cè)數(shù)據(jù)和接收機(jī)內(nèi)存中的原始數(shù)據(jù)一致。控制中心直接通過VPN網(wǎng)絡(luò)，利用TCP/IP協(xié)議，用IE瀏覽器可以直接對(duì)接收機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程的設(shè)置和監(jiān)控。

(2)數(shù)據(jù)中心到流動(dòng)站

使用GPRS通訊方式的用戶可通過因特網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)中心固定IP地址的方式獲取系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)服務(wù)。湖州大部分地區(qū)已開通EDGE網(wǎng)絡(luò)，其最高理論傳輸速度可達(dá) 384 kbps；GPRS具有永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、高速傳輸、語音數(shù)據(jù)自由切換等特點(diǎn)，GPRS可以支持200 kbps左右的傳輸速率。對(duì)于事后處理所要求的數(shù)據(jù)，采用Internet方式訪問系統(tǒng)運(yùn)行網(wǎng)站。

4 與湖州市似大地水準(zhǔn)面精化模型的有效結(jié)合

GPS定位可以便捷地獲得點(diǎn)位的位置，但如果缺乏一個(gè)具有相應(yīng)精度和高分辨率的似大地水準(zhǔn)面模型，會(huì)使大地高至正常高的轉(zhuǎn)換中高程精度嚴(yán)重?fù)p失。似大地水準(zhǔn)面精化模型不僅是采用GPS技術(shù)代替常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量的基礎(chǔ)，也是實(shí)現(xiàn)城市精密三維空間測(cè)量的重要環(huán)節(jié)。湖州市似大地水準(zhǔn)面精化項(xiàng)目是利用現(xiàn)代大地測(cè)量的高新技術(shù)手段進(jìn)行高精度GPS、水準(zhǔn)測(cè)量，進(jìn)而利用湖州市的地面和臨近區(qū)域的重力資料、高分辨率地形數(shù)據(jù)、衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)、GPS水準(zhǔn)資料和最新地球重力場(chǎng)模型，最終確定出湖州市域內(nèi)高分辨率、厘米級(jí)高精度似大地水準(zhǔn)面的格網(wǎng)數(shù)值模型。湖州似大地水準(zhǔn)面成果的應(yīng)用，大大提高了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和更新的速度，為“數(shù)字湖州”奠定了基礎(chǔ)，對(duì)城市現(xiàn)代化建設(shè)具有極大的作用。更重要的是，由GPS、水準(zhǔn)測(cè)量、重力數(shù)據(jù)等綜合精化的高精度、高分辨率湖州市似大地水準(zhǔn)面成果將可以實(shí)現(xiàn)與湖州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(HUZCORS)的無縫融合、資源共享，提供高精度的GPS高程框架，得到城市規(guī)劃、建設(shè)、管理所真正需要的湖州85高程系統(tǒng)，使得該衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)真正具備提供全動(dòng)態(tài)、全覆蓋、實(shí)時(shí)三維高精度測(cè)量的能力，從而倍增系統(tǒng)的效能。

5 系統(tǒng)精度

9月13日～9月30日，湖州市測(cè)繪院采用Trimble R8 GNSS接收機(jī)，對(duì)湖州市GPS D級(jí)控制網(wǎng)中26個(gè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)點(diǎn)重新初始化測(cè)量3次，獲取3組90個(gè)觀測(cè)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)覆蓋網(wǎng)內(nèi)有11個(gè)點(diǎn)，網(wǎng)外有15個(gè)，最遠(yuǎn)點(diǎn)距離36.5 km。同時(shí)，采用徠卡ATX1250、華測(cè)X91、中海達(dá)V8接收機(jī)分別進(jìn)行6個(gè)點(diǎn)的測(cè)試。統(tǒng)計(jì)測(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)內(nèi)外符合精度和兼容性都達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。

精度統(tǒng)計(jì)表(單位/m) 表3

高程精度統(tǒng)計(jì)表(單位/m) 表4

6 結(jié) 語

HUZCORS系統(tǒng)的基本功能就是滿足城市測(cè)繪工作需要。湖州市測(cè)繪部門每天要從事大量的城市基礎(chǔ)測(cè)繪工作，如大比例尺地形測(cè)圖、放線、管線探測(cè)、地籍、房產(chǎn)測(cè)量、建筑物變形監(jiān)測(cè)等。系統(tǒng)運(yùn)行后，用戶可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)厘米級(jí)精度的定位應(yīng)用，適用于城市實(shí)時(shí)控制測(cè)量，實(shí)時(shí)小區(qū)域大比例尺測(cè)圖與修測(cè)、工程放樣和工程監(jiān)測(cè)等；可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)米級(jí)、分米級(jí)精度的定位應(yīng)用，適用于相應(yīng)精度的測(cè)圖應(yīng)用或GIS數(shù)據(jù)采集。系統(tǒng)可以逐步建立起從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)到高動(dòng)態(tài)，從事后、準(zhǔn)實(shí)時(shí)到實(shí)時(shí)，從毫米級(jí)、厘米級(jí)到亞米級(jí)精度的城市基礎(chǔ)信息服務(wù)體系，并建立城市空間基礎(chǔ)設(shè)施的三維、動(dòng)態(tài)、地心坐標(biāo)參考框架。湖州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用是湖州市大地測(cè)量技術(shù)的一重大改革，徹底改變了過去城市測(cè)量靜態(tài)的、平面加高程的定位方式，真正實(shí)現(xiàn)了湖州市城市三維空間定位，將會(huì)極大地提高生產(chǎn)力，也為城市測(cè)繪現(xiàn)代化的發(fā)展提供了可能，搭建了城市三維導(dǎo)航定位的空間基礎(chǔ)平臺(tái)。為構(gòu)建“數(shù)字湖州”地理空間奠定了基礎(chǔ)框架。

[1]劉經(jīng)南，劉暉.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)——城市空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施[J].地理空間信息，2003(3)

[2]馬建平，高星偉，程鵬飛.浙江省連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].測(cè)繪科學(xué)，2008(5)

[3]CH/T 2008－2005－2005.全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)建設(shè)規(guī)范[S].

[4]GB/T 18314－2001.全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范[S].

Huzhou Continuous Operational Reference System Construction

Qian QiangQiang1，Zhang Dian1，Yang GuoHua2
(1.Huzhou Institute of Surveying and Mapping，Huzhou 313000，China；2.Zhuji Secondary Profession School，Zhuji 311800，China)

Huzhou Continuous Operational Reference System that applies the technology of the VRS，had been made of 5 permanent reference stations.The covered area of the HUZCORS is 5800 square kilomenters.In the whole city the user can receives plane coordination and normal height throught both the HUZCORS and the quasigeoid model.So the system realizes the location function of three－coordination in real time.

HUZCORS；Network RTK；VRS；Quasigeoid Model

1672－8262(2010)03－59－03

P228

B

2009—09—14

錢強(qiáng)強(qiáng)(1977—)，男，工程師，主要從事測(cè)繪生產(chǎn)、管理工作。