基于CORS的現代測繪基準體系應用

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,武漢 430079)

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基于CORS的現代測繪基準體系應用

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,武漢 430079)

隨著GNSS技術的快速發展和應用普及,CORS系統成為現代測繪應用熱點,既是構成空間坐標框架的基礎,也是現代大地測量基準的骨干和技術支持。由于CORS系統應用服務的高效性和廣泛性,利用CORS系統可促進現代測繪基準體系的應用,提高測繪作業效率。本文以重慶市全球衛星定位服務系統應用服務平臺為例詳細介紹應用服務平臺設計思想、總體構架、功能實現及系統特色,并對平臺服務情況作了概述。

GNSS;CORS;現代測繪基準體系;重慶市全球衛星定位服務系統;應用服務平臺

0　引　言

一個國家和地區測繪基準體系的建立和應用,不僅是地理空間定位的框架基礎,同時還標志著測繪科學管理和測繪技術所達到的綜合水平。我國自2008年7月1日啟用2000國家大地坐標系,并要求測繪和地理信息系統在8～10年過渡期內逐步轉換到2000國家大地坐標系。為滿足國家政府部門、各種用戶對測繪成果資料的不同需求,促進地方測繪地理信息事業發展,全國各省市大力推動現代測繪基準體系的應用,取得了顯著成效[1-3]。尤其是近年來GNSS技術的飛速進步和應用普及,CORS系統成為現代測繪應用熱點,CORS既是構成空間坐標框架的基礎,也是現代大地測量基準的骨干和技術支持。它擔負著測繪基準體系的維持和用戶實時的高精度空間時間信息服務,改善了傳統測繪作業方式,大大提高測繪作業效率,促進了空間定位技術應用的社會化、產業化進程[4-6]。本文詳細介紹基于重慶市全球衛星定位服務系統的現代測繪體系應用服務平臺建設和應用情況。

1　重慶市全球衛星定位服務系統應用服務平臺

十一五期間重慶市全面建設重慶市現代測繪基準體系,充分收集與利用該地區的地形重力數據、全球重力場模型,GPS/水準數據,建立重慶市高精度、高分辨率的似大地水準面,將大地基準與高程基準基礎設施進行有機結合,為重慶市構建全市統一、高精度、實時的現代測繪基準體系提供數據成果。其中,建設完成覆蓋重慶8.24萬平方公里的重慶市CORS系統——重慶市全球衛星定位服務系統,系統基準站分布如圖1所示。該系統作為重慶市現代測繪體系的基礎框架和基礎設施,為全市各行業提供統一的現代測繪基準體系服務。系統至建設以來不斷改造,已實現覆蓋全重慶的GPS、GLONASS和BDS多星座系統服務,成為地方測繪工作開展的主要技術手段和工作方法[7-11]。基于重慶市全球衛星定位服務系統的廣泛應用和高精度快速定位優勢,重慶市建設完成以重慶市全球衛星定位服務系統作為現代測繪基準體系的推廣應用服務平臺,實現“數據獲取實時化、數據處理自動化、信息服務網絡化、信息應用社會化”,有效地推動現代測繪基準體系的應用,提高測繪行業水平,促進測繪地理信息事業發展[7]。

圖1　重慶市全球衛星定位服務系統基準站分布圖

1.1服務平臺總體構架設計

根據現代測繪基準體系的應用服務需求,服務平臺總體構架設計為5層:用戶層、表現層、應用層、數據層和基礎層。用戶層主要是指使用重慶市全球衛星定位服務系統的各類用戶,通過不同的角色完成特定功能和業務;表現層為用戶在客戶端Web瀏覽器中訪問該服務平臺的網絡界面,用戶根據界面中功能模塊進行可視化操作;應用層為平臺實現的各種功能模塊;數據層用來定義、維護、訪問和更新數據并管理和滿足應用服務對數據的請求,該層負責解析業務應用層所發出的數據請求,執行相關的操作;基礎層是整個平臺研發和運維的基礎保障,它包括系統軟件(操作系統、數據庫管理系統等)、應用開發軟件、服務器以及網絡通信等[8]。

1.2服務平臺主要功能設計與實現

服務平臺根據總體框架和現實需求主要功能設計如圖2所示。

圖2　重慶市全球衛星定位服務系統應用服務平臺總體功能設計圖

1) 系統管理

系統管理主要用于管理員對系統的各個功能管理的設定,管理員分為兩類,分別為具有全部的管理功能的高級管理員、管理權限由高級管理員設定的協管員。主要包括數據處理系統負載均衡管理、差分數據格式管理,坐標參數管理,作業區域管理,計費管理,系統日志管理和數據庫自動備份與恢復等保障整個系統的穩定運行。

2) 用戶管理

該模塊包括用戶注冊、用戶審核、用戶信息管理、用戶權限管理等用戶相關管理,通過該模塊,可實現對不同用戶特色應用服務,例如作業區域權限、計費權限、實時地方坐標測量權限、實時地方坐標測量權限、源列表權限。

3) 實時服務

該模塊主要用于向用戶提供各種實時現代測繪基準體系服務。實時現代測繪基準體系服務用于向用戶提供實時的地方坐標和高程測量服務,用戶能夠直接通過使用該功能實時測得所需的地方坐標和正常高;實時作業監控功能,實時將所有正在測量用戶的位置信息展示在地圖上;實時基站完好性監測,實時監測基站運行狀態,一旦出現異常就向管理員和用戶發送通知;實時通知服務,將系統的各類通知通過短信和郵件的方式實時發送給到用戶。

4) 普通服務

用于向用戶提供事后的數據處理服務。包括現代測繪基準體系的數據轉換,數據質量檢查,IGS產品服務以及其他專業服務。

為實現滿足上述功能,在具體的程序實現過程中,該平臺由網絡服務系統、后臺數據處理服務程序和移動終端客戶端程序組成,網絡服務系統用于向管理員提供管理操作和向用戶提供測繪數據處理服務,后臺數據處理服務程序主要為GNSS測量用戶提供實時現代測繪基準體系服務并完成移動終端客戶端的各種請求,移動終端客戶端程序主要為配合服務器完成數據采集、數據發布等功能,網絡服務系統和后臺數據處理服務程序之間通過SQL Server數據庫相連,總服務系統的數據庫和分服務系統的數據庫通過后臺數據處理服務程序進行同步。平臺界面如圖3所示。

圖3　重慶市全球衛星定位服務系統應用服務平臺

2　服務平臺特色

該平臺綜合目前國內外CORS系統管理經驗,并結合現代測繪基準體系應用情況開發研制,具有如下特色。

1) 安全的數據發布服務

通過CORS系統獲取的坐標是WGS-84坐標或CGCS-2000坐標,而我國所使用的是平面和高程測繪基準相分離的體系:平面采用國家坐標系統或地方獨立坐標系統,高程則采用的是正常高系統。因此,CORS用戶要獲得平面坐標和高程成果,必須通過參數轉換實現。由于基礎測繪成果的技術性和保密性,目前CORS系統的成果轉換主要有幾種應用模式,一是完全不公開轉換參數,用戶自行尋找一些已知點進行聯測進而求解轉換參數,這種方式安全性高,但應用極不方便,且平面和高程轉換精度難以保障,不能實現CORS覆蓋范圍內的精度均勻性與成果一致性;二是轉換參數不提供給用戶,而由CORS主管單位自己掌握,用戶所測量成果事后提交主管單位進行解算,這種方式失去了時效性,應用不方便,同時主管單位數據處理工作量較大,易出差錯;三是轉換參數提供給用戶,這種方式數據安全性較差,一般不使用。這些應用模式都不同程度地存在著作業效率低下,精度均勻性、數據安全性或用戶廣泛性等問題,制約了CORS系統的應用與發展,不利于國家現代測繪基準體系的推進工作。重慶市CORS系統融合似大地水準面精化模型的“發布七參數”作業模式[9],即提供給用戶一套定期自動變更的偽七參數,使得在符合國家保密規定的前提下,測量用戶能夠直接現場測得工程所需的地方坐標和正常高,大大提高了測量人員的作業效率,對現代測繪基準體系的推廣有著十分重要的意義。

2) 信息化測繪管理服務

通過平臺,測量用戶可以通過天地圖實時查看測量作業軌跡,了解作業情況,系統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展。

3) 多網絡在線發布服務

為解決不同電信服務商之間存在網絡延遲的問題,系統同時通過電信和移動的網絡對外進行發布服務,用戶可以根據自己的情況選擇適合服務端口,多網絡發布有效保證了系統的可靠性與穩定性。

4) 多數據處理系統負載均衡服務

重慶市CORS采用國內外多套數據處理系統進行互備份并通過服務平臺提供負載均衡服務,用戶登錄系統后,平臺會根據系統實時性能選擇最優系統向用戶提供位置服務,即使部分系統出現故障仍可提供穩定可靠的現代測繪基準體系服務。

3　系統服務情況

重慶市全球衛星定位服務系統應用服務平臺經過幾年的建設發展形成符合重慶地方特色的CORS應用服務系統。系統作為重慶市現代測繪基準體系的重要組成部分,利用信息化技術綜合衛星定位進行廣泛應用服務,應用領域涉及到測繪、規劃、國土、市政、水利、交通、地震、氣象等行業,已為城鄉規劃建設、城鄉測繪、國土資源調查、市政設施調查、氣象監測、地震預報等提供高精度位置服務。如圖4，圖5所示，用戶月均登錄系統數量達到幾十萬次,改變了傳統測繪工作模式,提高測繪作業效率,極大地推動了地方測繪事業發展。

圖4　用戶行業分布圖

圖5　用戶作業分布圖

4　結束語

為推動現代測繪基準體系應用,本文以重慶市為例介紹基于CORS系統的重慶市現代測繪基準體系實時應用服務平臺,用戶通過CORS系統可直接獲取國家坐標系統、地方獨立坐標系統和高程系統,同時用戶可以通過網絡平臺方便快捷地使用現代測繪體系相關服務,保證現代測繪體系成果的有效利用,大大提高了測繪作業效率。

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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目(編號：2009GB2015); 精密工程與工業測量國家測繪地理信息局重點實驗室開放基金資助項目(編號：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建設和應用研究。

許超鈐(1990-),男,博士,主要從事GNSS建設和應用研究。

劉邢巍(1987-),男,碩士,工程師,主要從事GNSS建設和應用研究。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.018

聯系人： 吳寒 E-mail: wuhan@digitalcq.com