基于CORS的野外數據采集系統的研究

王艷艷 高彥濤

（河南省地質測繪總院，河南 鄭州 450006）

1 概述

近年來，隨著經濟和社會的發展，對礦產資源開發和環境治理保護的需求越來越多，地質工作地位越來越重要。現有的礦產資源已逐漸不能滿足經濟和社會發展需要，迫切需要發現新的礦床，同時開發各種新能源，地質工作急需加強。經濟的飛速發展對地質工作提出了更高的要求，其中尤為重要的是對野外地質數據采集的精度和效率的要求越來越高。因此，研究開發新的地質工作手段，提高工作效率與質量，成為加快地質工作發展的重要因素。

2 研究現狀及目的

傳統的野外地質信息采集主要通過野外記錄本手寫記錄，隨著新技術、新裝備的發展革新，野外地質信息采集開始使用GPS進行定位，但屬性信息采集手工記錄的狀況仍沒有很大改變，后期內業數據處理工作量大，不能很好地滿足新時期地質工作發展需要。目前大部分地質成果的表達已經信息化，但野外地質數據和信息基本上處于分散的、非動態的管理現狀，因此實現野外地質數據的數字化采集意義重大。

在實際工作中，已經出現了將PDA應用到工作流程中，以數字化輸入取代一部分手寫內容，取得了一些成效。如野外科考、自然保護區巡查、區域地質調查、地質災害調查等領域都開始使用PDA輔助野外數據采集。采用PDA進行數據采集，減輕了野外工作強度，提高了工作效率，簡化了外業到內業的數據整理步驟，有力促進了地質信息化發展，具有重大的現實意義。

使用PDA進行野外數據采集存在諸多優點，但同時也存在一些不足：一是定位精度不高，普通手持和內置GPS定位精度只能粗略定位，不能滿足目前地質信息采集的精度要求；二是目前存在的一些野外數據采集方案只涉及所在的行業，使用面較窄，不利于在其他行業推廣使用。目前河南省地質信息連續采集運行系統（HNGICS）已經驗收并且投入正常運行，地質信息采集平臺是由45個基準站組成的CORS系統，平均基線長70KM，能夠提供覆蓋整個河南省高精度、連續的空間位置信息。使用HNGICS提供的CORS數據，可以很好地滿足野外數據采集的精度速度要求。HNGICS-CORS系統目前已在地質、測繪、規劃、氣象、環境等行業得到廣泛應用，基于HNGICS-CORS構建一個集CORS、GIS、PDA和移動通信為一體的通用數據采集解決方案，在各行業推廣使用，可以大大提高各行業數據采集水平，推動經濟和社會發展。

3 系統技術路線及實現功能

地質工作野外數據采集，是一項復雜而且繁瑣的工作，數據類型多、格式雜亂，傳統手工采集速度慢、易出錯。將多源信息和數據轉換成易于計算機處理、分析和顯示的形式，對于提高野外工作的速度以及對資料的綜合處理和分析很有意義。該系統集GPS/Glonass技術、GIS技術、RS技術、移動通訊技術、數據庫技術、互聯網技術、數碼技術等于一體，系統設計采用“平臺化”思想以及“集中管理，分布應用”的策略，集成應用現有的成熟技術和產品，充分運用信息化的技術手段實現地質填圖、地質測量、地質勘探及地質災害調查等野外地質工作全過程的精準化、數字化、網絡化、自動化、一體化和可視化。

3.1 數據結構設計

根據野外地質工作的需求，基于CORS的野外數據采集軟件數據結構設計以下幾種數據庫：

圖形數據庫主要野外工作海量地圖數據的組織和管理，創建維護地圖庫，主要包括地質圖庫、地理圖庫、礦產圖庫、專題圖庫、剖面圖庫等。

屬性數據庫是存儲分析、統計、評價、查詢更新等功能的核心工具，也是整個系統的重要組成部分，需要具備屬性數據輸入、數據庫結構操作、屬性數據內容操作、數據的邏輯運算、屬性數據的檢索、屬性數據報表輸出等功能。

模型分析庫建立從簡單的空間分析模型（疊加分析、趨勢分析、多元統計、地質統計學）到復雜的數字高程模型、構造演化模型等。

影像數據庫主要研究影像數據的輸入、圖像處理、圖像配準、影像信息的提取及數據格式轉換。

3.2 平臺的選用

系統采用eSuperMap 6嵌入式地理信息系統開發平臺。eSuperMap 6作為是一款高效、穩定的嵌入式地理信息系統開發平臺，它采用了面向移動應用的嵌入式計算技術，支持在資源緊缺的移動設備上基于位置信息、網絡通訊的復雜嵌入式應用系統集成。它源自SuperMap基礎類庫，又針對嵌入式設備和移動應用特點做大量研發工作，精益求精，為GIS在移動領域的應用集成提供了高可擴展的開發平臺，可以方便、靈活地實現輕量桌面地圖應用和專業的移動地理信息服務，也可以快速開發基于網絡和位置服務的面向大眾的地理信息應用系統。

3.3 核心功能設計

基于CORS的野外數據采集系統以HNGICS為依托，通過CDMA、GPRS等無線網絡接收HNGICS發播的RTD偽距差分信號，實時獲取分米級精度的空間信息，結合地質信息采集的要求，同時獲取相關屬性信息和照片等多媒體信息，并將信息以標準數據格式存儲，實現地質外業工作的數字化，從而實現地質工作主流程的信息化。

3.2.1 地質圖件的導入導出

由于外業采集的手簿存儲量小、處理速度慢等缺陷，因此需要對現有的地質工作底圖進行數據轉換，實現 shp、mif、dxf、sdb 等常用的數據格式的導入和導出外業手簿，為外業工作提供實時底圖。

3.2.2 接收HNGICS的RTD差分信號

HNGICS系統連續24小時運行，通過不同基準站觀測衛星數據，通過整體建模解算，自動生成一個對應于流動站點位的虛擬參考站（包括基準站坐標和GPS觀測值信息）并通過現有的數據通信網絡和無線數據播發網，向各類需要測量和導航的用戶以國際通用格式提供碼相位/載波相位差分修正信息，以便實時解算出流動站的精確點位。網絡化的虛擬參考站(VRS)衛星定位服務系統，為野外野外地質工作提供差分定位服務，使基于CORS的野外數據采集系統獲得高精度的位置信息。

3.2.3 外業數據采集軟件

外業采集軟件能夠進行后差分處理、SBAS差分、靜態測量、CORS差分等實時或事后測量等不同作業方式的數據采集；根據不同的應用，靈活的自定義采集地物的屬性信息，并可以自由地編輯地物的屬性，進行增加、刪除、修改等編輯操作，并具有方便、快捷的屬性信息查詢功能；可以導入外部編輯制作的線型庫和符號庫，豐富地物顯示特性，并可以設置地物的線型和符號，最終實現GIS數據采集、屬性管理、存儲、編輯、查詢等功能于一體的應用軟件。

結束語

基于CORS的野外數據采集系統旨在為地質部門提供一種全新的外業采集模式，不僅精度高、信息全面、使用方便，同時也為數據管理打下基礎。基于CORS的野外數據采集系統將在地質行業的各個方面得到推廣應用，尤其是地質測量、地質填圖、礦產勘察、地質災害調查等方面應用廣泛。

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