吳寒,許超鈐,劉邢巍

(1.重慶市地理信息中心,重慶 401121;2.武漢大學(xué),武漢 430079)

?

基于CORS的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用

吳寒1,許超鈐2,劉邢巍1

(1.重慶市地理信息中心,重慶 401121;2.武漢大學(xué),武漢 430079)

隨著GNSS技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用普及,CORS系統(tǒng)成為現(xiàn)代測(cè)繪應(yīng)用熱點(diǎn),既是構(gòu)成空間坐標(biāo)框架的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代大地測(cè)量基準(zhǔn)的骨干和技術(shù)支持。由于CORS系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的高效性和廣泛性,利用CORS系統(tǒng)可促進(jìn)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,提高測(cè)繪作業(yè)效率。本文以重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)為例詳細(xì)介紹應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)設(shè)計(jì)思想、總體構(gòu)架、功能實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)特色,并對(duì)平臺(tái)服務(wù)情況作了概述。

GNSS;CORS;現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系;重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng);應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

0　引　言

一個(gè)國(guó)家和地區(qū)測(cè)繪基準(zhǔn)體系的建立和應(yīng)用,不僅是地理空間定位的框架基礎(chǔ),同時(shí)還標(biāo)志著測(cè)繪科學(xué)管理和測(cè)繪技術(shù)所達(dá)到的綜合水平。我國(guó)自2008年7月1日啟用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系,并要求測(cè)繪和地理信息系統(tǒng)在8～10年過(guò)渡期內(nèi)逐步轉(zhuǎn)換到2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。為滿足國(guó)家政府部門、各種用戶對(duì)測(cè)繪成果資料的不同需求,促進(jìn)地方測(cè)繪地理信息事業(yè)發(fā)展,全國(guó)各省市大力推動(dòng)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,取得了顯著成效[1-3]。尤其是近年來(lái)GNSS技術(shù)的飛速進(jìn)步和應(yīng)用普及,CORS系統(tǒng)成為現(xiàn)代測(cè)繪應(yīng)用熱點(diǎn),CORS既是構(gòu)成空間坐標(biāo)框架的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代大地測(cè)量基準(zhǔn)的骨干和技術(shù)支持。它擔(dān)負(fù)著測(cè)繪基準(zhǔn)體系的維持和用戶實(shí)時(shí)的高精度空間時(shí)間信息服務(wù),改善了傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)方式,大大提高測(cè)繪作業(yè)效率,促進(jìn)了空間定位技術(shù)應(yīng)用的社會(huì)化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[4-6]。本文詳細(xì)介紹基于重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)代測(cè)繪體系應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)建設(shè)和應(yīng)用情況。

1　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

十一五期間重慶市全面建設(shè)重慶市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系,充分收集與利用該地區(qū)的地形重力數(shù)據(jù)、全球重力場(chǎng)模型,GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù),建立重慶市高精度、高分辨率的似大地水準(zhǔn)面,將大地基準(zhǔn)與高程基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,為重慶市構(gòu)建全市統(tǒng)一、高精度、實(shí)時(shí)的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系提供數(shù)據(jù)成果。其中,建設(shè)完成覆蓋重慶8.24萬(wàn)平方公里的重慶市CORS系統(tǒng)——重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng),系統(tǒng)基準(zhǔn)站分布如圖1所示。該系統(tǒng)作為重慶市現(xiàn)代測(cè)繪體系的基礎(chǔ)框架和基礎(chǔ)設(shè)施,為全市各行業(yè)提供統(tǒng)一的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。系統(tǒng)至建設(shè)以來(lái)不斷改造,已實(shí)現(xiàn)覆蓋全重慶的GPS、GLONASS和BDS多星座系統(tǒng)服務(wù),成為地方測(cè)繪工作開展的主要技術(shù)手段和工作方法[7-11]?；谥貞c市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和高精度快速定位優(yōu)勢(shì),重慶市建設(shè)完成以重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)作為現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的推廣應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)“數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用社會(huì)化”,有效地推動(dòng)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,提高測(cè)繪行業(yè)水平,促進(jìn)測(cè)繪地理信息事業(yè)發(fā)展[7]。

圖1　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)基準(zhǔn)站分布圖

1.1服務(wù)平臺(tái)總體構(gòu)架設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用服務(wù)需求,服務(wù)平臺(tái)總體構(gòu)架設(shè)計(jì)為5層:用戶層、表現(xiàn)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)層。用戶層主要是指使用重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的各類用戶,通過(guò)不同的角色完成特定功能和業(yè)務(wù);表現(xiàn)層為用戶在客戶端Web瀏覽器中訪問(wèn)該服務(wù)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)界面,用戶根據(jù)界面中功能模塊進(jìn)行可視化操作;應(yīng)用層為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的各種功能模塊;數(shù)據(jù)層用來(lái)定義、維護(hù)、訪問(wèn)和更新數(shù)據(jù)并管理和滿足應(yīng)用服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求,該層負(fù)責(zé)解析業(yè)務(wù)應(yīng)用層所發(fā)出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求,執(zhí)行相關(guān)的操作;基礎(chǔ)層是整個(gè)平臺(tái)研發(fā)和運(yùn)維的基礎(chǔ)保障,它包括系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等)、應(yīng)用開發(fā)軟件、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)通信等[8]。

1.2服務(wù)平臺(tái)主要功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

服務(wù)平臺(tái)根據(jù)總體框架和現(xiàn)實(shí)需求主要功能設(shè)計(jì)如圖2所示。

圖2　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)總體功能設(shè)計(jì)圖

1) 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要用于管理員對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能管理的設(shè)定,管理員分為兩類,分別為具有全部的管理功能的高級(jí)管理員、管理權(quán)限由高級(jí)管理員設(shè)定的協(xié)管員。主要包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)載均衡管理、差分?jǐn)?shù)據(jù)格式管理,坐標(biāo)參數(shù)管理,作業(yè)區(qū)域管理,計(jì)費(fèi)管理,系統(tǒng)日志管理和數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)備份與恢復(fù)等保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2) 用戶管理

該模塊包括用戶注冊(cè)、用戶審核、用戶信息管理、用戶權(quán)限管理等用戶相關(guān)管理,通過(guò)該模塊,可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同用戶特色應(yīng)用服務(wù),例如作業(yè)區(qū)域權(quán)限、計(jì)費(fèi)權(quán)限、實(shí)時(shí)地方坐標(biāo)測(cè)量權(quán)限、實(shí)時(shí)地方坐標(biāo)測(cè)量權(quán)限、源列表權(quán)限。

3) 實(shí)時(shí)服務(wù)

該模塊主要用于向用戶提供各種實(shí)時(shí)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。實(shí)時(shí)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系服務(wù)用于向用戶提供實(shí)時(shí)的地方坐標(biāo)和高程測(cè)量服務(wù),用戶能夠直接通過(guò)使用該功能實(shí)時(shí)測(cè)得所需的地方坐標(biāo)和正常高;實(shí)時(shí)作業(yè)監(jiān)控功能,實(shí)時(shí)將所有正在測(cè)量用戶的位置信息展示在地圖上;實(shí)時(shí)基站完好性監(jiān)測(cè),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)基站運(yùn)行狀態(tài),一旦出現(xiàn)異常就向管理員和用戶發(fā)送通知;實(shí)時(shí)通知服務(wù),將系統(tǒng)的各類通知通過(guò)短信和郵件的方式實(shí)時(shí)發(fā)送給到用戶。

4) 普通服務(wù)

用于向用戶提供事后的數(shù)據(jù)處理服務(wù)。包括現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查,IGS產(chǎn)品服務(wù)以及其他專業(yè)服務(wù)。

為實(shí)現(xiàn)滿足上述功能,在具體的程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程中,該平臺(tái)由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序和移動(dòng)終端客戶端程序組成,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)用于向管理員提供管理操作和向用戶提供測(cè)繪數(shù)據(jù)處理服務(wù),后臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序主要為GNSS測(cè)量用戶提供實(shí)時(shí)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系服務(wù)并完成移動(dòng)終端客戶端的各種請(qǐng)求,移動(dòng)終端客戶端程序主要為配合服務(wù)器完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布等功能,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和后臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序之間通過(guò)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)相連,總服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和分服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)后臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序進(jìn)行同步。平臺(tái)界面如圖3所示。

圖3　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)

2　服務(wù)平臺(tái)特色

該平臺(tái)綜合目前國(guó)內(nèi)外CORS系統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用情況開發(fā)研制,具有如下特色。

1) 安全的數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)

通過(guò)CORS系統(tǒng)獲取的坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)或CGCS-2000坐標(biāo),而我國(guó)所使用的是平面和高程測(cè)繪基準(zhǔn)相分離的體系:平面采用國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)或地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng),高程則采用的是正常高系統(tǒng)。因此,CORS用戶要獲得平面坐標(biāo)和高程成果,必須通過(guò)參數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)。由于基礎(chǔ)測(cè)繪成果的技術(shù)性和保密性,目前CORS系統(tǒng)的成果轉(zhuǎn)換主要有幾種應(yīng)用模式,一是完全不公開轉(zhuǎn)換參數(shù),用戶自行尋找一些已知點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)進(jìn)而求解轉(zhuǎn)換參數(shù),這種方式安全性高,但應(yīng)用極不方便,且平面和高程轉(zhuǎn)換精度難以保障,不能實(shí)現(xiàn)CORS覆蓋范圍內(nèi)的精度均勻性與成果一致性;二是轉(zhuǎn)換參數(shù)不提供給用戶,而由CORS主管單位自己掌握,用戶所測(cè)量成果事后提交主管單位進(jìn)行解算,這種方式失去了時(shí)效性,應(yīng)用不方便,同時(shí)主管單位數(shù)據(jù)處理工作量較大,易出差錯(cuò);三是轉(zhuǎn)換參數(shù)提供給用戶,這種方式數(shù)據(jù)安全性較差,一般不使用。這些應(yīng)用模式都不同程度地存在著作業(yè)效率低下,精度均勻性、數(shù)據(jù)安全性或用戶廣泛性等問(wèn)題,制約了CORS系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展,不利于國(guó)家現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的推進(jìn)工作。重慶市CORS系統(tǒng)融合似大地水準(zhǔn)面精化模型的“發(fā)布七參數(shù)”作業(yè)模式[9],即提供給用戶一套定期自動(dòng)變更的偽七參數(shù),使得在符合國(guó)家保密規(guī)定的前提下,測(cè)量用戶能夠直接現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得工程所需的地方坐標(biāo)和正常高,大大提高了測(cè)量人員的作業(yè)效率,對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的推廣有著十分重要的意義。

2) 信息化測(cè)繪管理服務(wù)

通過(guò)平臺(tái),測(cè)量用戶可以通過(guò)天地圖實(shí)時(shí)查看測(cè)量作業(yè)軌跡,了解作業(yè)情況,系統(tǒng)管理員和測(cè)量人員可以實(shí)時(shí)通過(guò)短信、郵件等多種方式進(jìn)行交流溝通,促進(jìn)了信息化測(cè)繪的發(fā)展。

3) 多網(wǎng)絡(luò)在線發(fā)布服務(wù)

為解決不同電信服務(wù)商之間存在網(wǎng)絡(luò)延遲的問(wèn)題,系統(tǒng)同時(shí)通過(guò)電信和移動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)外進(jìn)行發(fā)布服務(wù),用戶可以根據(jù)自己的情況選擇適合服務(wù)端口,多網(wǎng)絡(luò)發(fā)布有效保證了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

4) 多數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)載均衡服務(wù)

重慶市CORS采用國(guó)內(nèi)外多套數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行互備份并通過(guò)服務(wù)平臺(tái)提供負(fù)載均衡服務(wù),用戶登錄系統(tǒng)后,平臺(tái)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能選擇最優(yōu)系統(tǒng)向用戶提供位置服務(wù),即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)故障仍可提供穩(wěn)定可靠的現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。

3　系統(tǒng)服務(wù)情況

重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)經(jīng)過(guò)幾年的建設(shè)發(fā)展形成符合重慶地方特色的CORS應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)作為重慶市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系的重要組成部分,利用信息化技術(shù)綜合衛(wèi)星定位進(jìn)行廣泛應(yīng)用服務(wù),應(yīng)用領(lǐng)域涉及到測(cè)繪、規(guī)劃、國(guó)土、市政、水利、交通、地震、氣象等行業(yè),已為城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、城鄉(xiāng)測(cè)繪、國(guó)土資源調(diào)查、市政設(shè)施調(diào)查、氣象監(jiān)測(cè)、地震預(yù)報(bào)等提供高精度位置服務(wù)。如圖4，圖5所示，用戶月均登錄系統(tǒng)數(shù)量達(dá)到幾十萬(wàn)次,改變了傳統(tǒng)測(cè)繪工作模式,提高測(cè)繪作業(yè)效率,極大地推動(dòng)了地方測(cè)繪事業(yè)發(fā)展。

圖4　用戶行業(yè)分布圖

圖5　用戶作業(yè)分布圖

4　結(jié)束語(yǔ)

為推動(dòng)現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用,本文以重慶市為例介紹基于CORS系統(tǒng)的重慶市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系實(shí)時(shí)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),用戶通過(guò)CORS系統(tǒng)可直接獲取國(guó)家坐標(biāo)系統(tǒng)、地方獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng),同時(shí)用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)方便快捷地使用現(xiàn)代測(cè)繪體系相關(guān)服務(wù),保證現(xiàn)代測(cè)繪體系成果的有效利用,大大提高了測(cè)繪作業(yè)效率。

[1] 陳俊勇,張鵬.國(guó)家測(cè)繪基準(zhǔn)“十二五”重大項(xiàng)目的思考[J]. 武漢大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版), 2009,34(10):1135-1138.

[2] 陳俊勇,黨亞民,張鵬.建設(shè)我國(guó)現(xiàn)代化測(cè)繪基準(zhǔn)體系的思考[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2009(7):1-5.

[3] 張全德,張燕平.測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)的探討[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2005(4):1-4.

[4] 武軍酈,周建軍.構(gòu)建GNSS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)實(shí)現(xiàn)測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2008(10):46-48.

[5] 肖建華,王厚之,李江衛(wèi). VRS與城市測(cè)繪基準(zhǔn)現(xiàn)代化[C]//全國(guó)城市勘測(cè)新技術(shù)研討交流會(huì)論文集, 2007.

[6] 施立群,張旭東.基于NBCORS的寧波市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)建設(shè)成果融合應(yīng)用研究[J]. 城市勘測(cè), 2012(4):91-94.

[7] 許超鈐,姚宜斌,張豹,等.現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)綜合管理服務(wù)系統(tǒng)的研究與構(gòu)建[J]. 測(cè)繪地理信息, 2014(6):62-65.

[8] 宋擁軍,王鳳嬌,劉現(xiàn)印.省域測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)監(jiān)管信息系統(tǒng)研究-以山東省為例[J]. 測(cè)繪通報(bào), 2015(7):94-98.

[9] 肖勇,吳寒，高翔，等.基于重慶市GPS綜合服務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)獲取地方坐標(biāo)測(cè)量方法探討[J]. 城市勘測(cè), 2014(5):5-8.

[10]羅靈軍，徐永書，夏定輝，等.重慶市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(CQGISS)建設(shè)[J]. 測(cè)繪科學(xué), 2007(6):164-166.

[11]楊本廷,謝征海.淺談重慶市現(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系建設(shè)

[J]. 城市勘測(cè), 2013(3):70-73.

Applications of Fiducial System for Modern Surveying and Mapping Based on CORS

WU Han1,XU Chaoqian2,LIU Xinwei1

(1.ChongqingGeomaticsCenter,Chongqing401121,China;2.WuhanUniversity,Wuhan430079,China)

With the rapid development of GNSS technology,CORS system has become a hot spot in modern surveying and mapping applications。It is not only the basis of the space frame, but also the backbone and technical support of the modern geodetic datum.Because of the high efficiency and wide application of CORS, CORS can promote the application of modern surveying and mapping reference system, and improve the efficiency of Surveying and mapping.This paper introduces the idea、architecture、characteristics of the application service platform based on CQGNSS in detail, and overview platform services.

GNSS;CORS; fiducial system for modern surveying and mapping; CQGNSS; application service platform

2015-09-28

重慶市科委科技資助項(xiàng)目(編號(hào)：2009GB2015); 精密工程與工業(yè)測(cè)量國(guó)家測(cè)繪地理信息局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金資助項(xiàng)目(編號(hào)：PF2012-14)

P288.4

A

1008-9268(2016)03-0089-05

吳寒(1985-),男,碩士,工程師,主要從事GNSS建設(shè)和應(yīng)用研究。

許超鈐(1990-),男,博士,主要從事GNSS建設(shè)和應(yīng)用研究。

劉邢巍(1987-),男,碩士,工程師,主要從事GNSS建設(shè)和應(yīng)用研究。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.018

聯(lián)系人： 吳寒 E-mail: wuhan@digitalcq.com