區(qū)域CORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

杜珺1,劉新1,熊衛(wèi)東2,劉智敏1,張海平3,馮彥同3

(1.山東科技大學測繪科學與工程學院,青島 266590;

2.青島市經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)規(guī)劃測繪事務所,青島 266555;

3.山東省國土測繪院,濟南 250102)

摘要：以山東省CORS系統(tǒng)為例,結合SDCORS的數(shù)據(jù)特征及其自動化處理及分析系統(tǒng)的特點,闡述了對區(qū)域CORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)設計的基本思路和方法。SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)進行了詳細功能設計,建立了SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。并進行了試運行測試。

關鍵詞：MySQL;山東CORS;數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng);C#

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.05.020

中圖分類號：P228.4

文獻標志碼：A

文章編號：1008-9268(2015)05-0102-05

收稿日期：2015-06-09

作者簡介

Abstract:This paper, which takes CORS system in Shandong province as an example, combined with the data feature of sdcors and the characteristics of the automatic processing and analysis system, describes the basic ideas and methods of regional CORS Database Management Information System. From the perspective of functional realization, this paper designed and established the detailed function of the sdcors database management information system. Finally, the paper described the system tested combined with the sdcors automatic data processing and analysis system and then gave a brief introduction of the application in the field of engineering.

0引言

連續(xù)運行參考站系統(tǒng)(CORS)是一種將 GNSS 導航定位技術、測繪技術等多種技術集成的實用性分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)[1],不僅可以向各級測繪部門提供高精度、連續(xù)的空間基準,并可向導航、時間、災害防治等部門提供各種數(shù)據(jù)服務[2]。隨著時代的發(fā)展、科技的進步,社會各部門對各種地理空間信息數(shù)據(jù)服務提出了更高層次的要求[3]。區(qū)域CORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)能滿足規(guī)范數(shù)據(jù)定時交換的需求,對于保證對CORS數(shù)據(jù)及時檢查、分析是十分必要的。區(qū)域CORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)用于記錄大量原始CORS站點數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)預處理后的CORS站點數(shù)據(jù)、基線處理數(shù)據(jù)、網(wǎng)平差結果及其精度評定結果,相關的精密星歷數(shù)據(jù)等等,支持查詢、增刪、匯總、分析成圖等功能。對實現(xiàn)數(shù)據(jù)及其多樣化成果進行高效管理起到了必不可少的作用。

目前,國外一些發(fā)達國家如美國、德國、日本、瑞士等已經(jīng)建立了區(qū)域連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務系統(tǒng)[4]。隨著CORS系統(tǒng)的不斷推廣應用,我國已有多個區(qū)域、多個行業(yè)建立了 CORS 系統(tǒng)[5]。

山東省衛(wèi)星定位連續(xù)運行綜合應用服務系統(tǒng)(簡稱SDCORS)是山東省的一項重要空間數(shù)據(jù)基礎工程[6]。該系統(tǒng)以山東省CORS系統(tǒng)為基礎,結合SDCORS自動化處理及分析系統(tǒng)進行開發(fā)。論文主要從CORS數(shù)據(jù)特征、表結構設計、SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)設計、系統(tǒng)實現(xiàn)等4個方面進行闡述。

1SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)設計

1.1　SDCORS數(shù)據(jù)特征

1) 數(shù)據(jù)量大

目前,SDCORS的基準站數(shù)量共有154個,154個基準站同時提供數(shù)據(jù)服務,每個基準站24 h不間斷的提供數(shù)據(jù),每個測站均保存有1 s、15 s和30 s采樣率的RINEX數(shù)據(jù),因此數(shù)據(jù)量非常大。

2) 數(shù)據(jù)種類多

SDCORS的數(shù)據(jù)不僅包括有觀測文件、導航文件、氣象文件等源數(shù)據(jù),同時還有數(shù)據(jù)解算時用到的多種準備文件和解算結果文件,因此數(shù)據(jù)種類多,管理難度大。

3) 數(shù)據(jù)保密性高

項目資助： 國家自然科學基金(批準號：41374009)； 山東省自然科學基金(批準號：ZR2013DM009)； 公益性行業(yè)科研專項(編號：201412001)

聯(lián)系人： 杜珺 dujun-sx1990@163.com

CORS系統(tǒng)中的參考站坐標數(shù)據(jù),國家坐標系與城市坐標系之間的轉換參數(shù)、似大地水準面數(shù)據(jù)等都涉及國家秘密,因此在系統(tǒng)設計時要充分考慮到數(shù)據(jù)的安全性,有必要對系統(tǒng)數(shù)據(jù)及相關參數(shù)進行保密處理[4]。

1.2　表結構設計

本系統(tǒng)的設計采用大型關系數(shù)據(jù)庫MySQL作為基礎數(shù)據(jù)庫,關系型數(shù)據(jù)庫中所有數(shù)據(jù)均存放在結構化的數(shù)據(jù)表中,因此對一個系統(tǒng)進行設計時對數(shù)據(jù)結構表的設計尤為重要。為了設計一個完整的CORS數(shù)據(jù)庫,在對表結構進行設計時要進行反復調(diào)整[8],考慮到SDCORS的數(shù)據(jù)特征,本系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)庫結構表的設計主要分為6大模塊,分別為SDCORS基準站數(shù)據(jù)模塊,數(shù)據(jù)預處理業(yè)務模塊,BERNESE軟件解算業(yè)務模塊,GAMIT/GLOBK軟件解算業(yè)務模塊,系統(tǒng)管理模塊和任務監(jiān)聽模塊。在不同的模塊下,分別定義不同功能的數(shù)據(jù)表,并根據(jù)不同數(shù)據(jù)類型對其中的字段賦予不同的字段類型。

基準站數(shù)據(jù)模塊包括有CORS基本站點信息表、接收機天線信息表、原始數(shù)據(jù)(包括RINEX格式的觀測文件、導航文件、氣象文件)表等。

數(shù)據(jù)預處理業(yè)務模塊結構表主要用于存放和記錄數(shù)據(jù)預處理過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),包括統(tǒng)一采樣率數(shù)據(jù)表、完整性檢查數(shù)據(jù)表、質(zhì)量檢核結果表、數(shù)據(jù)切割數(shù)據(jù)表等。

BERNESE軟件解算業(yè)務模塊結構表主要用于存放和記錄利用BERNESE軟件解算SDCORS數(shù)據(jù)時的各種解算準備文件和基線解算、網(wǎng)平差解算產(chǎn)生的結果文件和結果值。包括BERNESE解算準備文件表、BERNESE基線解算結果表、BER-NESE網(wǎng)平差結果表等。

GAMIT/GLOBK軟件解算業(yè)務模塊結構表主要用于存放和記錄利用GAMIT/GLOBK軟件解算SDCORS數(shù)據(jù)時的各種解算準備文件和基線解算、網(wǎng)平差解算產(chǎn)生的結果文件和結果值。包括GAMIT解算準備文件表、GAMIT基線解算結果表、GLOBK網(wǎng)平差結果表等。

系統(tǒng)管理模塊主要記錄系統(tǒng)用戶及其權限、日志等信息,包括用戶表,角色表、權限表、日志表等。

任務監(jiān)聽模塊用來記錄從客戶端向服務器發(fā)出的任務消息,包括任務信息表和消息執(zhí)行表。

圖1和圖2為部分基準站數(shù)據(jù)類圖與系統(tǒng)管理類圖。

圖1　站點基本信息與原始數(shù)據(jù)類圖

圖2　用戶角色與權限類圖

1.3　SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)設計

1.3.1系統(tǒng)需求分析

系統(tǒng)需求分析是DBMS系統(tǒng)設計的第一步,需求分析要充分考慮到CORS數(shù)據(jù)的特點以及系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能,從而能夠對系統(tǒng)的硬件和軟件有一個基本的需求。由于CORS數(shù)據(jù)量大且種類多,因此從硬件方面數(shù)據(jù)庫服務器的存儲空間首先應能夠滿足需求。同時由于CORS數(shù)據(jù)具有的很高的安全保密性,因此在系統(tǒng)開發(fā)過程中需要對用戶采用分級管理,使不同的用戶具有不同的權限,以確保數(shù)據(jù)的安全性[7]。

1.3.2系統(tǒng)整體架構設計

系統(tǒng)基于Intranet/Internet技術,以客戶端服務器(C/S)架構方式進行設計。整個硬件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫服務器,數(shù)據(jù)解算服務器和客戶端。不同服務器及客戶端之間通過Internet技術遠程連接。數(shù)據(jù)庫服務器負責存放各類CORS數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫解算服務器負責完成Windows環(huán)境下的BERNE-SE軟件和LINUX環(huán)境下的GAMIT/GLOBK的解算任務,客戶端負責安裝系統(tǒng)應用程序,發(fā)出解算任務和查看解算結果等。用戶從客戶端發(fā)出解算任務指令,該任務指令通過數(shù)據(jù)庫結構表傳送到數(shù)據(jù)庫服務器中,數(shù)據(jù)解算服務器通過監(jiān)測數(shù)據(jù)庫服務器中的任務變化進行相應的數(shù)據(jù)解算處理,解算完成后,將解算結果數(shù)據(jù)及時入庫。整個任務的提交和解算過程中,客戶端并沒有直接和數(shù)據(jù)解算服務器進行連接,任務的傳遞均通過數(shù)據(jù)庫服務器進行。系統(tǒng)及網(wǎng)絡安全確保整個系統(tǒng)中的服務器不被病毒侵入,系統(tǒng)遭到非法訪問,一般可通過防毒軟件、入侵攻擊檢測及系統(tǒng)權限審計完成。

1.3.3系統(tǒng)詳細功能設計

根據(jù)該區(qū)域的實際要求,本系統(tǒng)設計要實現(xiàn)以下幾項功能,數(shù)據(jù)管理(站點管理、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢)、數(shù)據(jù)傳遞(數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)調(diào)取、結果讀取)、擴展服務(輔助應用分析、功能管理)、系統(tǒng)管理(用戶管理、安全管理、運行監(jiān)控),具體功能結構圖如圖3所示。

圖3　區(qū)域CORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)功能組織結構圖

1) 數(shù)據(jù)管理

本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲的信息具有數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)種類多等特點。將所有需要入庫的文件進行統(tǒng)一的整理,對數(shù)據(jù)格式進行分析處理,設計數(shù)據(jù)入庫程序對各類數(shù)據(jù)資料進行分類、分級入庫,建立一個完善的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)。并且伴隨著不同的數(shù)據(jù)解算與不同的數(shù)據(jù)資料的更新,系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫也實時進行更新。

數(shù)據(jù)管理具體包括站點管理,數(shù)據(jù)入庫,數(shù)據(jù)查詢,數(shù)據(jù)庫備份與恢復等功能。

站點管理:該功能提供了對CORS基準站點的管理功能,具體包括查看站點信息,添加CORS站點,刪除站點以及對站點進行編輯修改等功能。

數(shù)據(jù)入庫:包括站點信息初始化、導入接收機天線信息、導入觀測數(shù)據(jù)、準備文件入庫等。系統(tǒng)在服務器部署完成后,用戶可以通過站點信息初始化和導入接收機天線信息功能將整個系統(tǒng)包含的所有站點信息及其接收機天線信息通過Excel表格的形式批量導入系統(tǒng)中;導入觀測數(shù)據(jù)即導入原始觀測數(shù)據(jù)用于預處理解算;準備文件入庫具體是指BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件進行數(shù)據(jù)解算時所需要的已知文件(包括星歷文件、鐘差文件、大地基準面文件以及衛(wèi)星參數(shù)等),這些文件在自動下載后實現(xiàn)了實時入庫,以便在解算時可以即時獲取。

數(shù)據(jù)查詢:包括站點屬性查詢、原始數(shù)據(jù)查詢、解算結果查看等功能。

數(shù)據(jù)庫備份與恢復:系統(tǒng)提供了三種方式對MySQL數(shù)據(jù)庫進行備份,包括完整備份,差異備份以及日志備份,以保證在數(shù)據(jù)發(fā)生故障時能夠及時進行恢復。

2) 數(shù)據(jù)傳遞

在系統(tǒng)運行過程中,系統(tǒng)解算用到的預處理軟件、BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件等數(shù)據(jù)處理軟件所解算的數(shù)據(jù)都直接來源于數(shù)據(jù)庫中,所以用戶在調(diào)取數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)用于軟件解算前需要對數(shù)據(jù)做準備工作,包括檢查待解算原始觀測數(shù)據(jù)是否已被解算、準備文件是否存在、待解算原始觀測數(shù)據(jù)是否完整等。如果在該天的數(shù)據(jù)已經(jīng)被解算,就要判斷是否重新進行解算或者直接取消解算。準備文件不存在,或者待解算原始觀測數(shù)據(jù)不完整,解算都不能夠繼續(xù)進行。解算完成后要能夠保證解算結果及時入庫。在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時保證彈出相應提示,并提供手動完成數(shù)據(jù)調(diào)取及數(shù)據(jù)解算結果入庫等完整操作。

數(shù)據(jù)傳遞模塊是伴隨著系統(tǒng)的運行,在后臺進行工作。具體的實現(xiàn)方式是將解算所需要的各CORS基準站原始觀測數(shù)據(jù)及準備文件從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出,放在BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件等軟件解算數(shù)據(jù)的具體路徑下,并將數(shù)據(jù)解算結果及時讀取入庫。

3) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

數(shù)據(jù)統(tǒng)計是對解算后的結果數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計,包括數(shù)據(jù)預處理檢查后將相關的質(zhì)量指標作為預處理報告一起導出,利用BERNESE軟件和GAMIT軟件進行的基線解算的結果查看與對比,利用BERNESE軟件和GLOBK軟件進行網(wǎng)平差解算的結果查看與對比等。

4) 系統(tǒng)管理

就是管理人員對系統(tǒng)前臺、后臺的維護和管理。用戶通過系統(tǒng)管理模塊可以管理系統(tǒng)的用戶及用戶權限,為用戶賦予不同的角色。它主要包括用戶管理、角色管理、功能管理及日志管理四個部分。

用戶管理:用戶管理功能可以查看系統(tǒng)的所有用戶,通過新建用戶、刪除、編輯等操作可以對用戶信息進行修改編輯。

角色管理:數(shù)據(jù)庫角色是被命名的一組與數(shù)據(jù)庫操作相關的權限,角色是權限的集合。因此,可以為一組具有相同權限的用戶創(chuàng)建一個角色,使用角色來管理數(shù)據(jù)庫權限可以簡化授權的過程。本系統(tǒng)用戶分為三個類型:系統(tǒng)管理員、系統(tǒng)普通用戶、領導權限。不同用戶類型擁有不同的用戶權限,其中,系統(tǒng)管理員具有系統(tǒng)最高權限。通過明確用戶角色,可以管理用戶權限,使數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的運行更加高效合理。

功能管理:本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能管理具體是指用戶在運行系統(tǒng)后,如有新的功能需要添加到本系統(tǒng)中,可以通過功能管理進行添加對接。

日志管理:系統(tǒng)日志是記錄系統(tǒng)中硬件、軟件和系統(tǒng)問題的信息,同時可以對系統(tǒng)的運行起到一個監(jiān)視的作用。用戶可以通過它來檢查錯誤發(fā)生的原因和時間,該功能可以結合數(shù)據(jù)庫備份和恢復一起使用,提高整個系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。

1.4　SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)實現(xiàn)

SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)是SDCORS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的子系統(tǒng),其主界面作為整個系統(tǒng)界面一部分,包含在整個系統(tǒng)界面中。如圖4所示:

圖4　系統(tǒng)總體界面

SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)是整個系統(tǒng)運

行的基礎,數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)的各項功能目前處于試運行階段,從試運行的情況來看,各功能運行良好。登錄時可以對用戶身份進行識別,登錄后界面正常顯示,能夠顯示出全部站點列表。站點管理,數(shù)據(jù)入庫、傳遞、查詢,系統(tǒng)管理等功能都能夠達到設計的要求。

該系統(tǒng)的良好試運行,能夠滿足SDCORS數(shù)據(jù)定時交換的需求,對于保證CORS衛(wèi)星定位運營中心及時分析、檢查數(shù)據(jù)是十分必要的。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的及時管理,還可以向不同的用戶提供數(shù)據(jù)共享服務,在現(xiàn)代化工程領域中具有重要的經(jīng)濟價值和社會效益。

2結束語

SDCORS數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)作為SDCORS數(shù)據(jù)自動化處理及分析系統(tǒng)的子系統(tǒng),既承擔了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲功能,也承擔了向數(shù)據(jù)解算軟件調(diào)取數(shù)據(jù)的功能。本數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存儲的數(shù)據(jù)種類繁多,數(shù)據(jù)量大,存儲任務重。一方面系統(tǒng)部署在Windows環(huán)境下的BERNESE軟件提供解算數(shù)據(jù)來源及成果讀取,另一方面要兼顧向Linux環(huán)境下的GAMIT軟件及GLOBK軟件完成同樣的功能。將兩種不同環(huán)境下的軟件很好的串接在一起,并向遠程客戶端實時提供數(shù)據(jù)服務及數(shù)據(jù)庫管理服務。本系統(tǒng)能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理和共享服務的現(xiàn)代化,具有重要經(jīng)濟和社會效益。

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杜珺(1990-),女,碩士研究生,主要研究方向為地理信息系統(tǒng)的應用與開發(fā)。

劉新(1969-),男，博士后，副教授，主要從事空間信息處理等工作。

熊衛(wèi)東(1973-)，男，碩士，工程師，主要從事地理信息系統(tǒng)研發(fā)與應用。

劉智敏(1975-)，女，博士，副教授，主要從事GPS數(shù)據(jù)處理及其理論研究。

張海平(1977-)，男，碩士，工程師，主要從事CORS數(shù)據(jù)處理及應用。

馮彥同(1986-)，男，碩士，主要從事GNSS數(shù)據(jù)處理及其理論研究。

Design and Implementation of Regional CORS Database

Management Information System

DU Jun1,LIU Xin1,XIONG Weidong2,LIU Zhimin1,ZHANG Haiping3,FENG Yantong3

(1.ShandongUniversityofScienceandTechnology,GeomaticsCollege,Qingdao266590,China;

2.QingdaoEconomicTechnicalDevelopmentAreaInstituteof

SurveyingandMapping,Qingdao266555,China;

3.ShandongProvincialInstituteofLandSurveyingandMapping,Jinan250102,China)

Key words: MySQL; SDCORS; database management information system; C#