劉邢巍,許超鈐,唐輝,王靜,吳國梁

(1.重慶市地理信息中心,重慶 401121;2.武漢大學(xué),湖北 武漢 430072)

0 引 言

隨著我國自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的成熟和應(yīng)用普及,北斗衛(wèi)星連續(xù)運行基準(zhǔn)站網(wǎng)成為現(xiàn)代測繪應(yīng)用熱點,既是構(gòu)成空間坐標(biāo)框架的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代大地測量基準(zhǔn)的骨干和技術(shù)支持。當(dāng)前,各地的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系建設(shè)主要集中在北斗CORS網(wǎng)升級改造、似大地水準(zhǔn)面精化、數(shù)據(jù)采集與分發(fā)等方面,基準(zhǔn)服務(wù)方式單一,集成度不高,存在諸如新舊CORS基礎(chǔ)設(shè)施及軟件協(xié)同均衡服務(wù)問題、用戶無法直接通過北斗CORS系統(tǒng)直接得到實際工程建設(shè)中的地方坐標(biāo)和正常高、用戶無法通過互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)測繪活動監(jiān)控、系統(tǒng)狀態(tài)查詢、繳費、交互等服務(wù)問題,難以滿足用戶對多功能綜合型信息化服務(wù)體系的需求[1-6]。因此,構(gòu)建一個基于北斗的測繪基準(zhǔn)數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺,為用戶提供信息化、個性化現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)服務(wù),對于實際工程應(yīng)用有著重要的現(xiàn)實意義。

1 總體架構(gòu)

在原有GNSS連續(xù)運行參考站網(wǎng)基礎(chǔ)上,構(gòu)建以北斗為核心的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位基準(zhǔn)站網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng),更好滿足區(qū)域坐標(biāo)基準(zhǔn)的建立與維持。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合區(qū)域似大地水準(zhǔn)面及現(xiàn)有坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型,建立集高精度、三維、實時、在線、智能化于一體的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)綜合應(yīng)用與服務(wù)平臺,開拓基于北斗的區(qū)域現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用服務(wù)新模式,總體框架流程如圖1所示。

2 功能設(shè)計

平臺功能主要分為四塊:系統(tǒng)管理、用戶管理、實時服務(wù)、事后服務(wù)。每個模塊的具體功能為:

1) 系統(tǒng)管理。這部分主要用于管理員對系統(tǒng)的各個功能管理的設(shè)定,包括GNSS基準(zhǔn)站信息管理,多CORS系統(tǒng)均衡服務(wù)管理,坐標(biāo)參數(shù)管理,作業(yè)區(qū)域管理,協(xié)管員權(quán)限管理,計費管理等。

2) 用戶管理。主要用于對各種用戶的管理,用戶主要分為2類,即WEB用戶、GNSS用戶。其中WEB用戶采用分級管理,不同管理員具備不同權(quán)限。該部分主要包括單位信息管理、單位繳費、單位審核、GNSS用戶登記、GNSS用戶管理、管理員權(quán)限管理與分配等。

3) 實時服務(wù)。該部分功能用于向用戶提供各種實時服務(wù)。① 實時地方坐標(biāo)測量:用于向用戶提供實時的地方坐標(biāo)測量服務(wù),GNSS用戶能夠直接通過使用該功能實時測得所需的地方坐標(biāo);② 實時正常高測量:向用戶提供正常高測量服務(wù),GNSS用戶通過該功能能夠?qū)崟r測量所需的正常高;③ 實時郵件服務(wù):將系統(tǒng)的各類通知通過郵件的方式實時發(fā)送到用戶的郵箱;④ 實時短信服務(wù):將系統(tǒng)的各類通知通過短信的方式實時發(fā)送到用戶的手機。

4) 事后服務(wù)。用于向用戶提供事后的數(shù)據(jù)處理服務(wù),包括現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查、IGS產(chǎn)品分發(fā)等專業(yè)服務(wù)。其中坐標(biāo)轉(zhuǎn)換支持多格式多基準(zhǔn)坐標(biāo)數(shù)據(jù),有效地滿足了目前我國省、市、區(qū)域大量的地理信息基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新的迫切需求。

3 實現(xiàn)方法

網(wǎng)絡(luò)架為實現(xiàn)滿足上述功能的平臺,在具體的實現(xiàn)過程中,本平臺由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)、后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序及數(shù)據(jù)庫組成,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便捷的服務(wù),后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序具備通信、文件傳輸?shù)裙δ懿⒆詣犹幚碛脩羲峤坏臄?shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫用于數(shù)據(jù)的存儲及備份。平臺的開發(fā)環(huán)境基于Visual Studio 2012,其中利用ASP.NET技術(shù)開發(fā)了B/S構(gòu)架的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng),利用C#編程語言開發(fā)了后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序,數(shù)據(jù)庫則采用SQL Server 2012進行構(gòu)建。平臺采用三層構(gòu)架(表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層)的模式,提高平臺穩(wěn)定性、延展性和執(zhí)行效率,并且便于維護和升級擴展。

根據(jù)系統(tǒng)總體功能要求,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 單通道多系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)實時發(fā)布技術(shù)

隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的啟用,部分省、市開展了CORS系統(tǒng)的北斗升級改造工作,改造前數(shù)據(jù)處理中心采用天寶GPSNet或徠卡Spider等國外軟件進行數(shù)據(jù)處理,因部分國外軟件不支持國產(chǎn)北斗設(shè)備的接入,且對用戶并發(fā)量和站點接入數(shù)量進行限制,部分省、市改造后需要重新部署國產(chǎn)北斗CORS數(shù)據(jù)處理軟件(如廣州南方NRS、華測CPS、中海達ZNetVRS等)[7-10]。為此各省市多套CORS服務(wù)軟件并存,導(dǎo)致用戶難以選擇訪問端口,當(dāng)其中一個CORS軟件訪問量過大時,無法將后續(xù)用戶遞交至另一CORS軟件,難以保障實時基準(zhǔn)服務(wù)的穩(wěn)定性。該平臺實現(xiàn)了單通道多系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)實時發(fā)布,解決了國外軟件對用戶訪問量限制導(dǎo)致無法將用戶智能切換至其他CORS軟件的問題,通過配置多套軟件服務(wù)的優(yōu)先級,實現(xiàn)了多套CORS服務(wù)軟件協(xié)同運行,用戶只需訪問一個IP通道即可完成測量作業(yè),減少了多套服務(wù)軟件切換為用戶帶來的不便,提高了軟件利用率和服務(wù)效率。

4.2 多基準(zhǔn)成果實時加密發(fā)布技術(shù)

針對目前國內(nèi)CORS系統(tǒng)服務(wù)中無法實時為用戶提供滿足工程需要的地方坐標(biāo)和高程成果的現(xiàn)狀[6],本文采用加密數(shù)據(jù)流的方式,創(chuàng)建了基于服務(wù)器端加密的多基準(zhǔn)成果實時發(fā)布技術(shù),與其他技術(shù)不同的是,該技術(shù)無需在終端輸入任何參數(shù)(如“假參數(shù)”)即可實時獲取特定基準(zhǔn)下的成果。具體技術(shù)流程如下:

本文采用基于服務(wù)器端加密的實時地方坐標(biāo)、正常高測量模型,計算出一套有別于真坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的假七參數(shù)和假投影參數(shù),并將其寫入RTCM3.1格式中的1021字段和1025字段,通過RTCM數(shù)據(jù)流向用戶發(fā)布,用戶選擇相應(yīng)的源節(jié)點,在接收機手薄中選擇“使用RTCM參數(shù)”選項后即可實時測得相應(yīng)目的坐標(biāo)系的平面坐標(biāo)。該方法減少了用戶輸入?yún)?shù)的環(huán)節(jié),簡化了操作流程,提高了作業(yè)效率。

平面坐標(biāo)獲取中的參數(shù)類型如表1所示。

表1 七參數(shù)種類說明

為了讓用戶實時獲得地方坐標(biāo)的同時也獲得正常高,還需對虛擬基準(zhǔn)站坐標(biāo)加入相應(yīng)的高程補償。具體技術(shù)流程如圖4所示。

4.3 在線信息化集成服務(wù)

平臺采用多層次管理與多功能擴充技術(shù),實現(xiàn)了基于北斗的信息化高精度測繪基準(zhǔn)關(guān)鍵技術(shù)集成服務(wù)。平臺具備用戶分級管理、權(quán)限分級配置的功能,實現(xiàn)了用戶實時監(jiān)控、人性化的測繪基準(zhǔn)定制服務(wù),以重慶為例,圖5示出了平臺主界面。平臺預(yù)留功能擴展端口,為跨行業(yè)多領(lǐng)域應(yīng)用推廣提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。通過訪問平臺,用戶可以基于天地圖(互聯(lián)網(wǎng)地圖)實時查看測量作業(yè)軌跡,了解作業(yè)情況,系統(tǒng)管理員和測量人員可以實時通過短信、郵件等多種方式進行交流溝通,促進了信息化測繪的發(fā)展。

5 結(jié)束語

本文介紹了基于北斗的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)數(shù)據(jù)綜合服務(wù)平臺設(shè)計及實現(xiàn)流程,成果推動了北斗衛(wèi)星定位技術(shù)在現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)建立與維持中的廣泛應(yīng)用,開拓基于北斗的區(qū)域現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用服務(wù)新模式,實現(xiàn)從單一的“坐標(biāo)服務(wù)”到高精度、統(tǒng)一、實時、在線、個性化、智能化服務(wù)模式轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)變,通過面向城鄉(xiāng)規(guī)劃、應(yīng)急救災(zāi)、交通監(jiān)測等多個行業(yè)的應(yīng)用服務(wù),形成了具有區(qū)域特色的測繪基準(zhǔn)綜合服務(wù)和應(yīng)用模式。

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