基于CORS的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究

王艷艷 高彥濤

（河南省地質(zhì)測繪總院，河南 鄭州 450006）

1 概述

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，對礦產(chǎn)資源開發(fā)和環(huán)境治理保護(hù)的需求越來越多，地質(zhì)工作地位越來越重要?，F(xiàn)有的礦產(chǎn)資源已逐漸不能滿足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要，迫切需要發(fā)現(xiàn)新的礦床，同時開發(fā)各種新能源，地質(zhì)工作急需加強(qiáng)。經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展對地質(zhì)工作提出了更高的要求，其中尤為重要的是對野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集的精度和效率的要求越來越高。因此，研究開發(fā)新的地質(zhì)工作手段，提高工作效率與質(zhì)量，成為加快地質(zhì)工作發(fā)展的重要因素。

2 研究現(xiàn)狀及目的

傳統(tǒng)的野外地質(zhì)信息采集主要通過野外記錄本手寫記錄，隨著新技術(shù)、新裝備的發(fā)展革新，野外地質(zhì)信息采集開始使用GPS進(jìn)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(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理工作量大，不能很好地滿足新時期地質(zhì)工作發(fā)展需要。目前大部分地質(zhì)成果的表達(dá)已經(jīng)信息化，但野外地質(zhì)數(shù)據(jù)和信息基本上處于分散的、非動態(tài)的管理現(xiàn)狀，因此實(shí)現(xiàn)野外地質(zhì)數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集意義重大。

在實(shí)際工作中，已經(jīng)出現(xiàn)了將PDA應(yīng)用到工作流程中，以數(shù)字化輸入取代一部分手寫內(nèi)容，取得了一些成效。如野外科考、自然保護(hù)區(qū)巡查、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等領(lǐng)域都開始使用PDA輔助野外數(shù)據(jù)采集。采用PDA進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，減輕了野外工作強(qiáng)度，提高了工作效率，簡化了外業(yè)到內(nèi)業(yè)的數(shù)據(jù)整理步驟，有力促進(jìn)了地質(zhì)信息化發(fā)展，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

使用PDA進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集存在諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時也存在一些不足：一是定位精度不高，普通手持和內(nèi)置GPS定位精度只能粗略定位，不能滿足目前地質(zhì)信息采集的精度要求；二是目前存在的一些野外數(shù)據(jù)采集方案只涉及所在的行業(yè)，使用面較窄，不利于在其他行業(yè)推廣使用。目前河南省地質(zhì)信息連續(xù)采集運(yùn)行系統(tǒng)（HNGICS）已經(jīng)驗(yàn)收并且投入正常運(yùn)行，地質(zhì)信息采集平臺是由45個基準(zhǔn)站組成的CORS系統(tǒng)，平均基線長70KM，能夠提供覆蓋整個河南省高精度、連續(xù)的空間位置信息。使用HNGICS提供的CORS數(shù)據(jù)，可以很好地滿足野外數(shù)據(jù)采集的精度速度要求。HNGICS-CORS系統(tǒng)目前已在地質(zhì)、測繪、規(guī)劃、氣象、環(huán)境等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，基于HNGICS-CORS構(gòu)建一個集CORS、GIS、PDA和移動通信為一體的通用數(shù)據(jù)采集解決方案，在各行業(yè)推廣使用，可以大大提高各行業(yè)數(shù)據(jù)采集水平，推動經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。

3 系統(tǒng)技術(shù)路線及實(shí)現(xiàn)功能

地質(zhì)工作野外數(shù)據(jù)采集，是一項(xiàng)復(fù)雜而且繁瑣的工作，數(shù)據(jù)類型多、格式雜亂，傳統(tǒng)手工采集速度慢、易出錯。將多源信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成易于計(jì)算機(jī)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(tǒng)集GPS/Glonass技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù)、移動通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)碼技術(shù)等于一體，系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“平臺化”思想以及“集中管理，分布應(yīng)用”的策略，集成應(yīng)用現(xiàn)有的成熟技術(shù)和產(chǎn)品，充分運(yùn)用信息化的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)地質(zhì)填圖、地質(zhì)測量、地質(zhì)勘探及地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等野外地質(zhì)工作全過程的精準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化、一體化和可視化。

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)野外地質(zhì)工作的需求，基于CORS的野外數(shù)據(jù)采集軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以下幾種數(shù)據(jù)庫：

圖形數(shù)據(jù)庫主要野外工作海量地圖數(shù)據(jù)的組織和管理，創(chuàng)建維護(hù)地圖庫，主要包括地質(zhì)圖庫、地理圖庫、礦產(chǎn)圖庫、專題圖庫、剖面圖庫等。

屬性數(shù)據(jù)庫是存儲分析、統(tǒng)計(jì)、評價、查詢更新等功能的核心工具，也是整個系統(tǒng)的重要組成部分，需要具備屬性數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)操作、屬性數(shù)據(jù)內(nèi)容操作、數(shù)據(jù)的邏輯運(yùn)算、屬性數(shù)據(jù)的檢索、屬性數(shù)據(jù)報(bào)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(tǒng)計(jì)、地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)）到復(fù)雜的數(shù)字高程模型、構(gòu)造演化模型等。

影像數(shù)據(jù)庫主要研究影像數(shù)據(jù)的輸入、圖像處理、圖像配準(zhǔn)、影像信息的提取及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。

3.2 平臺的選用

系統(tǒng)采用eSuperMap 6嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺。eSuperMap 6作為是一款高效、穩(wěn)定的嵌入式地理信息系統(tǒng)開發(fā)平臺，它采用了面向移動應(yīng)用的嵌入式計(jì)算技術(shù)，支持在資源緊缺的移動設(shè)備上基于位置信息、網(wǎng)絡(luò)通訊的復(fù)雜嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)集成。它源自SuperMap基礎(chǔ)類庫，又針對嵌入式設(shè)備和移動應(yīng)用特點(diǎn)做大量研發(fā)工作，精益求精，為GIS在移動領(lǐng)域的應(yīng)用集成提供了高可擴(kuò)展的開發(fā)平臺，可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)輕量桌面地圖應(yīng)用和專業(yè)的移動地理信息服務(wù)，也可以快速開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)和位置服務(wù)的面向大眾的地理信息應(yīng)用系統(tǒng)。

3.3 核心功能設(shè)計(jì)

基于CORS的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以HNGICS為依托，通過CDMA、GPRS等無線網(wǎng)絡(luò)接收HNGICS發(fā)播的RTD偽距差分信號，實(shí)時獲取分米級精度的空間信息，結(jié)合地質(zhì)信息采集的要求，同時獲取相關(guān)屬性信息和照片等多媒體信息，并將信息以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式存儲，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)外業(yè)工作的數(shù)字化，從而實(shí)現(xiàn)地質(zhì)工作主流程的信息化。

3.2.1 地質(zhì)圖件的導(dǎo)入導(dǎo)出

由于外業(yè)采集的手簿存儲量小、處理速度慢等缺陷，因此需要對現(xiàn)有的地質(zhì)工作底圖進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn) shp、mif、dxf、sdb 等常用的數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入和導(dǎo)出外業(yè)手簿，為外業(yè)工作提供實(shí)時底圖。

3.2.2 接收HNGICS的RTD差分信號

HNGICS系統(tǒng)連續(xù)24小時運(yùn)行，通過不同基準(zhǔn)站觀測衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過整體建模解算，自動生成一個對應(yīng)于流動站點(diǎn)位的虛擬參考站（包括基準(zhǔn)站坐標(biāo)和GPS觀測值信息）并通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)和無線數(shù)據(jù)播發(fā)網(wǎng)，向各類需要測量和導(dǎo)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(shí)時解算出流動站的精確點(diǎn)位。網(wǎng)絡(luò)化的虛擬參考站(VRS)衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)，為野外野外地質(zhì)工作提供差分定位服務(wù)，使基于CORS的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得高精度的位置信息。

3.2.3 外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件

外業(yè)采集軟件能夠進(jìn)行后差分處理、SBAS差分、靜態(tài)測量、CORS差分等實(shí)時或事后測量等不同作業(yè)方式的數(shù)據(jù)采集；根據(jù)不同的應(yīng)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(jìn)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(dǎo)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(shè)置地物的線型和符號，最終實(shí)現(xiàn)GIS數(shù)據(jù)采集、屬性管理、存儲、編輯、查詢等功能于一體的應(yīng)用軟件。

結(jié)束語

基于CORS的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)旨在為地質(zhì)部門提供一種全新的外業(yè)采集模式，不僅精度高、信息全面、使用方便，同時也為數(shù)據(jù)管理打下基礎(chǔ)?；贑ORS的野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將在地質(zhì)行業(yè)的各個方面得到推廣應(yīng)用，尤其是地質(zhì)測量、地質(zhì)填圖、礦產(chǎn)勘察、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查等方面應(yīng)用廣泛。

[1]黃俊華，陳文森.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(CORS)建設(shè)與應(yīng)用[M].科學(xué)出版社，2009-01-01.

[2]姜作勤，李友枝.野外地質(zhì)數(shù)據(jù)采集信息化的現(xiàn)狀與特點(diǎn)[J].中國地質(zhì)，2001年06期 1-5頁.

[3]許等平，唐小明，王金增等.基于PDA的森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J].林業(yè)資源管理，2005（1）：58-62.