區域CORS數據庫管理信息系統的設計與實現

區域CORS數據庫管理信息系統的設計與實現

杜珺1,劉新1,熊衛東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.青島市經濟技術開發區規劃測繪事務所,青島 266555;

3.山東省國土測繪院,濟南 250102)

摘要：以山東省CORS系統為例,結合SDCORS的數據特征及其自動化處理及分析系統的特點,闡述了對區域CORS數據庫管理信息系統設計的基本思路和方法。SDCORS數據庫管理信息系統進行了詳細功能設計,建立了SDCORS數據庫管理信息系統。并進行了試運行測試。

關鍵詞：MySQL;山東CORS;數據庫管理信息系統;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

連續運行參考站系統(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絡系統[1],不僅可以向各級測繪部門提供高精度、連續的空間基準,并可向導航、時間、災害防治等部門提供各種數據服務[2]。隨著時代的發展、科技的進步,社會各部門對各種地理空間信息數據服務提出了更高層次的要求[3]。區域CORS數據庫管理信息系統能滿足規范數據定時交換的需求,對于保證對CORS數據及時檢查、分析是十分必要的。區域CORS數據庫管理信息系統用于記錄大量原始CORS站點數據、數據預處理后的CORS站點數據、基線處理數據、網平差結果及其精度評定結果,相關的精密星歷數據等等,支持查詢、增刪、匯總、分析成圖等功能。對實現數據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,國外一些發達國家如美國、德國、日本、瑞士等已經建立了區域連續運行衛星定位服務系統[4]。隨著CORS系統的不斷推廣應用,我國已有多個區域、多個行業建立了 CORS 系統[5]。

山東省衛星定位連續運行綜合應用服務系統(簡稱SDCORS)是山東省的一項重要空間數據基礎工程[6]。該系統以山東省CORS系統為基礎,結合SDCORS自動化處理及分析系統進行開發。論文主要從CORS數據特征、表結構設計、SDCORS數據庫管理信息系統設計、系統實現等4個方面進行闡述。

1SDCORS數據庫管理信息系統設計

1.1　SDCORS數據特征

1) 數據量大

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

2) 數據種類多

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

3) 數據保密性高

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)； 公益性行業科研專項(編號：201412001)

聯系人： 杜珺 dujun-sx1990@163.com

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

1.2　表結構設計

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

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

數據預處理業務模塊結構表主要用于存放和記錄數據預處理過程中產生的數據,包括統一采樣率數據表、完整性檢查數據表、質量檢核結果表、數據切割數據表等。

BERNESE軟件解算業務模塊結構表主要用于存放和記錄利用BERNESE軟件解算SDCORS數據時的各種解算準備文件和基線解算、網平差解算產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網平差結果表等。

GAMIT/GLOBK軟件解算業務模塊結構表主要用于存放和記錄利用GAMIT/GLOBK軟件解算SDCORS數據時的各種解算準備文件和基線解算、網平差解算產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網平差結果表等。

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

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

圖1和圖2為部分基準站數據類圖與系統管理類圖。

圖1　站點基本信息與原始數據類圖

圖2　用戶角色與權限類圖

1.3　SDCORS數據庫管理信息系統設計

1.3.1系統需求分析

系統需求分析是DBMS系統設計的第一步,需求分析要充分考慮到CORS數據的特點以及系統要實現的功能,從而能夠對系統的硬件和軟件有一個基本的需求。由于CORS數據量大且種類多,因此從硬件方面數據庫服務器的存儲空間首先應能夠滿足需求。同時由于CORS數據具有的很高的安全保密性,因此在系統開發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,以確保數據的安全性[7]。

1.3.2系統整體架構設計

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

1.3.3系統詳細功能設計

根據該區域的實際要求,本系統設計要實現以下幾項功能,數據管理(站點管理、數據存儲、數據查詢)、數據傳遞(數據準備、數據調取、結果讀取)、擴展服務(輔助應用分析、功能管理)、系統管理(用戶管理、安全管理、運行監控),具體功能結構圖如圖3所示。

圖3　區域CORS數據庫管理信息系統功能組織結構圖

1) 數據管理

本數據庫系統存儲的信息具有數據量大、數據種類多等特點。將所有需要入庫的文件進行統一的整理,對數據格式進行分析處理,設計數據入庫程序對各類數據資料進行分類、分級入庫,建立一個完善的數據庫管理信息系統。并且伴隨著不同的數據解算與不同的數據資料的更新,系統數據庫也實時進行更新。

數據管理具體包括站點管理,數據入庫,數據查詢,數據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。

數據入庫:包括站點信息初始化、導入接收機天線信息、導入觀測數據、準備文件入庫等。系統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中;導入觀測數據即導入原始觀測數據用于預處理解算;準備文件入庫具體是指BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件進行數據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星參數等),這些文件在自動下載后實現了實時入庫,以便在解算時可以即時獲取。

數據查詢:包括站點屬性查詢、原始數據查詢、解算結果查看等功能。

數據庫備份與恢復:系統提供了三種方式對MySQL數據庫進行備份,包括完整備份,差異備份以及日志備份,以保證在數據發生故障時能夠及時進行恢復。

2) 數據傳遞

在系統運行過程中,系統解算用到的預處理軟件、BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件等數據處理軟件所解算的數據都直接來源于數據庫中,所以用戶在調取數據庫中的數據用于軟件解算前需要對數據做準備工作,包括檢查待解算原始觀測數據是否已被解算、準備文件是否存在、待解算原始觀測數據是否完整等。如果在該天的數據已經被解算,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據不完整,解算都不能夠繼續進行。解算完成后要能夠保證解算結果及時入庫。在系統出現故障時保證彈出相應提示,并提供手動完成數據調取及數據解算結果入庫等完整操作。

數據傳遞模塊是伴隨著系統的運行,在后臺進行工作。具體的實現方式是將解算所需要的各CORS基準站原始觀測數據及準備文件從數據庫中調出,放在BERNESE軟件、GAMIT軟件及GLOBK軟件等軟件解算數據的具體路徑下,并將數據解算結果及時讀取入庫。

3) 數據統計

數據統計是對解算后的結果數據進行統計,包括數據預處理檢查后將相關的質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軟件進行網平差解算的結果查看與對比等。

4) 系統管理

就是管理人員對系統前臺、后臺的維護和管理。用戶通過系統管理模塊可以管理系統的用戶及用戶權限,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:數據庫角色是被命名的一組與數據庫操作相關的權限,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建一個角色,使用角色來管理數據庫權限可以簡化授權的過程。本系統用戶分為三個類型:系統管理員、系統普通用戶、領導權限。不同用戶類型擁有不同的用戶權限,其中,系統管理員具有系統最高權限。通過明確用戶角色,可以管理用戶權限,使數據庫系統的運行更加高效合理。

功能管理:本數據庫系統的功能管理具體是指用戶在運行系統后,如有新的功能需要添加到本系統中,可以通過功能管理進行添加對接。

日志管理:系統日志是記錄系統中硬件、軟件和系統問題的信息,同時可以對系統的運行起到一個監視的作用。用戶可以通過它來檢查錯誤發生的原因和時間,該功能可以結合數據庫備份和恢復一起使用,提高整個系統運行的穩定性。

1.4　SDCORS數據庫管理信息系統實現

SDCORS數據庫管理信息系統是SDCORS數據處理系統的子系統,其主界面作為整個系統界面一部分,包含在整個系統界面中。如圖4所示:

圖4　系統總體界面

SDCORS數據庫管理信息系統是整個系統運

行的基礎,數據庫管理信息系統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,數據入庫、傳遞、查詢,系統管理等功能都能夠達到設計的要求。

該系統的良好試運行,能夠滿足SDCORS數據定時交換的需求,對于保證CORS衛星定位運營中心及時分析、檢查數據是十分必要的。系統能夠實現多種數據的及時管理,還可以向不同的用戶提供數據共享服務,在現代化工程領域中具有重要的經濟價值和社會效益。

2結束語

SDCORS數據庫管理信息系統作為SDCORS數據自動化處理及分析系統的子系統,既承擔了系統的數據存儲功能,也承擔了向數據解算軟件調取數據的功能。本數據庫系統存儲的數據種類繁多,數據量大,存儲任務重。一方面系統部署在Windows環境下的BERNESE軟件提供解算數據來源及成果讀取,另一方面要兼顧向Linux環境下的GAMIT軟件及GLOBK軟件完成同樣的功能。將兩種不同環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據服務及數據庫管理服務。本系統能夠實現數據管理和共享服務的現代化,具有重要經濟和社會效益。

參考文獻

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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的應用與開發。

劉新(1969-),男，博士后，副教授，主要從事空間信息處理等工作。

熊衛東(1973-)，男，碩士，工程師，主要從事地理信息系統研發與應用。

劉智敏(1975-)，女，博士，副教授，主要從事GPS數據處理及其理論研究。

張海平(1977-)，男，碩士，工程師，主要從事CORS數據處理及應用。

馮彥同(1986-)，男，碩士，主要從事GNSS數據處理及其理論研究。

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#