中海達在線坐標轉換服務系統

李成鋼，張晉升，史小雨

(1. 中山大學地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 2. 廣州中海達衛星導航技術股份有限公司，廣東 廣州 511400； 3. 廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東 廣州 511400)

中海達在線坐標轉換服務系統

李成鋼1,2,3，張晉升2,3，史小雨2,3

(1. 中山大學地理科學與規劃學院，廣東 廣州 510275； 2. 廣州中海達衛星導航技術股份有限公司，廣東 廣州 511400； 3. 廣州市中海達測繪儀器有限公司，廣東 廣州 511400)

隨著北斗衛星定位系統的完善，國內許多省市都建設或升級了北斗CORS系統。通常，使用北斗CORS系統得到的流動站坐標是WGS-84坐標，而我國所使用的是平面和高程基準相分離的坐標體系(平面采用國家坐標系統或城市獨立坐標系統，高程則采用的是正常高系統)，因此會出現CORS 系統的平面坐標與高程系統的轉換問題。同時，根據國家相關保密要求，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、似大地水準面數據都屬于涉密數據，不能直接應用于CORS系統，需要對其進行保密處理。

為推廣CORS系統的應用，實現向大規模用戶實時發布地方坐標及高程坐標的同時，解決在使用CORS過程中的保密問題，中海達推出了在現有增強服務的基礎上通過獨立的網絡交互實現參考站數據加密和實時坐標轉換的在線坐標轉換服務系統。

中海達在線坐標轉換服務系統是按照實時、簡潔、保密3個設計原則實現的一種新的三維坐標轉換服務系統，具有實時、參數保密、自動轉換、支持多套參數的特點。

1 系統設計方案

中海達在線坐標轉換服務系統由參考站數據加密子系統和在線坐標轉換子系統兩部分組成。

1.1 參考站數據加密子系統

本系統核心原理類似于虛擬參考站技術，通過對參考站真實坐標進行隨機抖動，抖動范圍可超過100 m，同時改變實時數據流中的原始觀測值信息，并利用標準的RTCM 3.2通用協議將加密后的數據流回傳至服務器解算軟件，達到參考站坐標及原始數據雙重加密的目的。該系統獨立于現有的CORS增強服務，服務器解算軟件無需獲取真實的參考站位置信息及原始觀測值信息即可達到解算和服務的目的，既不影響正常的系統運行，也符合國家相關保密法的要求。

1.2 在線坐標轉換子系統

在線坐標轉換子系統主要解決用戶成果坐標框架的問題，使移動臺用戶在接入CORS服務時可直接獲取到應用坐標系成果。以WGS-84坐標框架至1980西安坐標框架轉換為例介紹如下。

1.2.1 通用在線坐標轉換方案

(1) 計算臨時轉換參數，通過在CORS網覆蓋區域均勻選取3～5個控制點，根據該控制點的WGS-84坐標系成果和1980西安坐標系成果計算轉換參數，即臨時轉換參數。

(2) 建立臨時坐標框架，通過臨時轉換參數把所有控制點的WGS-84坐標轉換為臨時1980西安坐標。

(3) 建立坐標改正數格網，計算格網點的臨時1980西安與真實1980西安之間的坐標偏差。

(4) 進行坐標轉換參數分解，將步驟(1)的臨時轉換參數拆分成兩組，分別由控制中心和用戶掌握。作業時，通過格網改正( 在控制中心進行) 和坐標轉換( 流動站端進行) 的兩步計算流程，流動站即可實時得到應用坐標系成果。

1.2.2 中海達在線坐標轉換方案

通過用戶回傳的GGA信息，獲取用戶所在位置，并從數據庫中提取出用戶所在位置的應用坐標系成果轉換參數，即WGS-84與1980西安的坐標轉換參數。根據該轉換參數對用戶獲取的三維坐標進行坐標轉換，即可得到1980西安坐標框架下的坐標，并把1980西安坐標成果直接發給用戶。

中海達在線坐標轉換方案在整個轉換過程中參數保留在服務器端，不在網絡中傳輸，從而達到參數保密的效果，且該系統通用性強，不影響CORS定位服務的正常運行。

中海達在線坐標轉換系統整體流程如圖1所示。

2 示范應用

云南省綜合衛星定位服務系統(YNCORS)地方坐標發布系統采用了中海達在線坐標轉換服務系統。系統部署后，云南省測繪系統有關單位對系統進行了測試，測試內容包括系統功能、系統性能、可靠性、正確性、系統兼容性等，主要目的在于評定系統各項指標能否滿足設計需求。以玉溪市紅塔區、澄江縣、江川縣、新平縣、元江縣、化念鎮及嘎灑鎮為測試區域，投入兩個測試組進行了兩期測試。測試點位分布如圖2所示，測試結果統計見表1。

圖1 中海達在線坐標轉換系統工作流程

圖2 中海達在線坐標轉換系統上線測試點位分布

m

經過測試，中海達在線坐標轉換系統在云南省測繪系統有關單位部署上線，為云南省提供實時、準確的坐標轉換服務。通過用戶所在位置自動匹配地方坐標轉換參數，大大提高了用戶作業效率。系統拓展了YNCORS系統與似大地水準面模型聯合服務的應用新領域，實現了向大規模用戶實時發布地方坐標及高程。系統使用情況如圖3所示。

圖3 中海達在線坐標轉換系統為云南省提供服務

3 結 語

從目前國內發展現狀來看，現有的CORS系統在坐標轉換服務方面都不同程度地存在時效性、通用性差、數據安全性不高等問題，難以滿足通用、實時和穩健的精密定位需求，這已成為制約我國CORS 系統應用與發展的一個瓶頸。

中海達在線坐標轉換服務系統通過建立改正數格網及參數分解等手段，設計并開發實現了一種新的實時三維坐標轉換服務系統，使用戶能直接獲取高精度的地方平面和高程成果。系統拓展了YNCORS系統與似大地水準面模型聯合服務的應用新領域，實現了向大規模用戶實時發布地方坐標及高程的服務。