基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查應(yīng)急救援系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

農(nóng)肖肖

(新疆地礦測繪院，新疆 烏魯木齊 830017)

基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的野外地質(zhì)調(diào)查應(yīng)急救援系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

農(nóng)肖肖

(新疆地礦測繪院，新疆 烏魯木齊 830017)

中國西部地域廣大，野外地質(zhì)調(diào)查環(huán)境惡劣，極容易發(fā)生人員迷失、車輛故障等險(xiǎn)情，基于北斗衛(wèi)星通信導(dǎo)航技術(shù)、地理信息技術(shù)開發(fā)新疆地礦局應(yīng)急救援管理系統(tǒng)，并建立一級(jí)應(yīng)急指揮中心及二級(jí)應(yīng)急指揮中心，根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查的特點(diǎn)，結(jié)合野外項(xiàng)目范圍，實(shí)現(xiàn)野外地質(zhì)調(diào)查人員實(shí)時(shí)跟蹤定位，從無法通訊到實(shí)時(shí)交流的質(zhì)變，加強(qiáng)野外地質(zhì)調(diào)查工作應(yīng)急處理能力，提高中國在野外應(yīng)急救援當(dāng)中的保障水平，最大化地保障地質(zhì)人員的人身安全。

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航；地理信息系統(tǒng)；野外應(yīng)急救援系統(tǒng)

0 引言

我國西部地區(qū)是我國自然資源富集地區(qū)，尤其是礦產(chǎn)及油氣資源在我國名列前茅，其產(chǎn)出為支持我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活水平作出了重要貢獻(xiàn)。隨著國家資源勘探快速發(fā)展，野外地質(zhì)調(diào)查人員的工作區(qū)域往往要深入高山、峽谷，密林、廣袤的沙漠，險(xiǎn)象叢生的沼澤，工作環(huán)境十分艱險(xiǎn)。但是由于西部多數(shù)地區(qū)人煙稀少，交通不便，通訊聯(lián)絡(luò)困難，一旦調(diào)查人員遇險(xiǎn)，救援人員往往難以準(zhǔn)確掌握調(diào)查人員遇險(xiǎn)的地點(diǎn)，造成救援工作不夠及時(shí)，使地質(zhì)調(diào)查人員遭受很大傷害。地質(zhì)調(diào)查行業(yè)傳統(tǒng)的監(jiān)管模式已不適應(yīng)日益艱巨的安全生產(chǎn)任務(wù)需要[1]。近年隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，特別是北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，利用其集定位、授時(shí)、短報(bào)文通信及用戶監(jiān)測于一體的顯著特點(diǎn)[2]，結(jié)合GIS技術(shù)，為建立基于衛(wèi)星系統(tǒng)的艱險(xiǎn)地區(qū)地質(zhì)調(diào)查應(yīng)急救援系統(tǒng)研發(fā)和部署提供了必要條件。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為中國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的導(dǎo)航系統(tǒng)，安全性高，具有高強(qiáng)度加密設(shè)計(jì)。既有導(dǎo)航定位功能，又有簡報(bào)文通信功能，并且具有中心控制有源定位和開放式無源定位相結(jié)合的定位方式功能，不需再建通信鏈路，不需租用衛(wèi)星信道[3]。個(gè)人、車輛、船舶等用戶配備北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)終端后，采用單收雙發(fā)或雙收單發(fā)兩種工作方式，可實(shí)時(shí)確定自己的位置、實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃、獲取系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，較適合國民經(jīng)濟(jì)各部門、各領(lǐng)域應(yīng)用，特別是中國廣大西部地區(qū)、沙漠、草原、山區(qū)和海域等常規(guī)通信信號(hào)沒有覆蓋地區(qū)的報(bào)文通信和數(shù)據(jù)監(jiān)測服務(wù)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋范圍廣，可以覆蓋中國本土及周邊國家和地區(qū)，作為獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，已在中國國防建設(shè)、森林防火、抗震救災(zāi)、海洋漁業(yè)等行業(yè)發(fā)揮了重要作用。

1.2 組件式GIS開發(fā)技術(shù)

GIS即是綜合性的技術(shù)方法，也是研究城市安全運(yùn)行的實(shí)體與工具，它能夠充分采集分析各種數(shù)據(jù)屬性，可以在安全管理過程中提供重要的空間分析與輔助決策服務(wù)[4]。系統(tǒng)指揮中心監(jiān)控平臺(tái)的GIS功能開發(fā)采用組件式GIS開發(fā)技術(shù)。GIS組件嵌入在通用的開發(fā)環(huán)境中，嵌入組件式對(duì)象模型實(shí)現(xiàn)GIS功能，利用開發(fā)語言直接編程或是插入其它專業(yè)性控件實(shí)現(xiàn)專業(yè)應(yīng)用功能，使得不同部分在同一環(huán)境下實(shí)現(xiàn)無縫、高效的集成[5]。系統(tǒng)開發(fā)采用ESRI公司的ArcGIS Engine開發(fā)組件，支持跨平臺(tái)和多種編程語言的開發(fā)，在Windows下支持C++，Java，VB，Delphi和.NET等，在UNIX和LINUX下支持C++，Java，可以選擇多種開發(fā)方式[6]。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)基于北斗衛(wèi)星的野外應(yīng)急救援管理系統(tǒng)，并部署在新疆地礦局及其下屬野外地質(zhì)調(diào)查隊(duì)伍，服務(wù)于野外地質(zhì)調(diào)查人員的安全保障工作。建立現(xiàn)代化野外地質(zhì)工作管理與服務(wù)模式，實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)調(diào)查野外一線人員、野外駐地、區(qū)域地調(diào)中心和野外工作站等多級(jí)野外地質(zhì)調(diào)查管理服務(wù)和安全保障服務(wù)，通過網(wǎng)絡(luò)和3S先進(jìn)的技術(shù)體系框架，建立適合地質(zhì)調(diào)查作業(yè)的多級(jí)靜動(dòng)態(tài)北斗組網(wǎng)技術(shù)，并研發(fā)多模野外地質(zhì)調(diào)查實(shí)用的北斗通訊定位終端與數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)平臺(tái)綁定；通過衛(wèi)星通信技術(shù)，將野外地質(zhì)調(diào)查信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)度和遙控指揮。系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一級(jí)中心和二級(jí)區(qū)域中心分級(jí)控制功能。各二級(jí)中心獨(dú)立運(yùn)行；一級(jí)中心集中實(shí)現(xiàn)對(duì)所有二級(jí)中心的任務(wù)分配和調(diào)度管理，轉(zhuǎn)發(fā)及處理野外地調(diào)人員的報(bào)告信息，并向相應(yīng)人員發(fā)出控制和告警信息，管理中心信息服務(wù)器和地調(diào)相關(guān)業(yè)務(wù)信息，按照不同人員授權(quán)提供相應(yīng)級(jí)別信息查詢服務(wù)。

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2.1.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

系統(tǒng)充分聯(lián)合北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)、GSM/CDMA/3G移動(dòng)通信網(wǎng)，及現(xiàn)有硬件設(shè)備，是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)在指揮調(diào)度和應(yīng)急救援管理方面又一大型應(yīng)用，硬件網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱DFig.1 Network topological graphs of system

系統(tǒng)采用一級(jí)中心集中控制和二級(jí)中心分級(jí)控制相結(jié)合的結(jié)構(gòu)：一級(jí)中心完成所有控制及信息處理功能，負(fù)責(zé)系統(tǒng)所有業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和通信數(shù)據(jù)的管理維護(hù)，作為定位信息和短信服務(wù)的接入服務(wù)平臺(tái)，能夠指揮所有北斗信息指揮終端，在一級(jí)中心配置負(fù)責(zé)管理全局?jǐn)?shù)據(jù)的地圖服務(wù)器與業(yè)務(wù)服務(wù)器及通信服務(wù)器；二級(jí)中心與一級(jí)中心控制權(quán)限不同，負(fù)責(zé)地礦局下屬地質(zhì)調(diào)查單位的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與野外終端通信數(shù)據(jù)的管理維護(hù)，在二級(jí)中心同樣配置地圖數(shù)據(jù)服務(wù)器與業(yè)務(wù)服務(wù)器及通信服務(wù)器。一級(jí)中心通過北斗指揮機(jī)與北斗衛(wèi)星建立通信鏈路，北斗衛(wèi)星將通信信息及定位信息轉(zhuǎn)發(fā)給二級(jí)中心進(jìn)行通信，不需要建立另外的通信鏈路；野外地質(zhì)調(diào)查人員通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與一級(jí)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)與二級(jí)中心實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。同時(shí)，監(jiān)控中心將預(yù)警信息發(fā)送至相關(guān)人員的手機(jī)上，需要通過GSM/CDMA/3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。野外北斗終端與手機(jī)進(jìn)行通信，是先通過北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，將通信信息傳送至監(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心通過GSM/CDMA/3G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至手機(jī)。

2.1.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)

系統(tǒng)硬件主要由通信網(wǎng)絡(luò)、一級(jí)中心服務(wù)器、二級(jí)中心服務(wù)器、指揮中心北斗監(jiān)控設(shè)備、多模北斗用戶終端、手機(jī)組成。系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖，如圖2所示。通信網(wǎng)絡(luò)由無線衛(wèi)星通信網(wǎng)及GSM/CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)組成，負(fù)責(zé)信息的傳輸。服務(wù)器由地圖服務(wù)器、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、北斗信息數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)信息的存儲(chǔ)、交換、處理、發(fā)布。指揮中心北斗監(jiān)控設(shè)備由北斗指揮機(jī)、北斗天線、監(jiān)控PC機(jī)組成，負(fù)責(zé)接收與轉(zhuǎn)發(fā)所有終端的定位信息與通信信息。用戶終端集成GPS、“北斗二號(hào)”定位和短報(bào)文通信，是系統(tǒng)中重要的信息節(jié)點(diǎn)，既是信息源又是信息接收點(diǎn)。

圖2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖Fig.2 Hardware architecture of system

2.1.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

系統(tǒng)以地理信息系統(tǒng)和新疆區(qū)域行政區(qū)劃圖、導(dǎo)航地圖、遙感地圖為支撐平臺(tái)，對(duì)北斗定位信息、野外項(xiàng)目信息等建立動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，提供給用戶多種信息表現(xiàn)形式，如實(shí)時(shí)交互的路線、位置坐標(biāo)、預(yù)警信息、情況通報(bào)短信等；通過地理信息和定位信息結(jié)合能直觀、更清晰地反映地質(zhì)調(diào)查人員當(dāng)前情況，便于中心及時(shí)掌握野外調(diào)查人員動(dòng)態(tài)。系統(tǒng)邏輯架構(gòu)，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖Fig.3 Logic structure of system

數(shù)據(jù)庫由基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫和業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)庫組成，采用了支持空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)(屬性數(shù)據(jù))的Oracle 11g?？臻g地理信息數(shù)據(jù)庫是在ArcGIS系列軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，包括地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫、地名地址數(shù)據(jù)庫、遙感影像數(shù)據(jù)庫。其中，地理實(shí)體數(shù)據(jù)庫包括境界類實(shí)體、政區(qū)類實(shí)體、道路實(shí)體、鐵路實(shí)體、河流實(shí)體等。地名地址數(shù)據(jù)庫包括政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心的名稱，道路、鐵路、山脈等實(shí)體名稱，門(樓)牌名稱、標(biāo)志物名稱、自然地物名稱等。遙感數(shù)據(jù)庫包括新疆范圍內(nèi)15 m ETM遙感影像。平臺(tái)用一個(gè)強(qiáng)大的地圖界面，集矢量地圖數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)層于一體，創(chuàng)造了現(xiàn)實(shí)世界的可視化，為野外應(yīng)急救援提供了科學(xué)有力的地理判讀依據(jù)。在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫中包含北斗定位信息、北斗通信信息、GSM手機(jī)短信信息、野外項(xiàng)目信息(人員信息、裝備信息、負(fù)責(zé)人信息、任務(wù)情況、出隊(duì)收隊(duì)時(shí)間)、告警信息、用戶信息、終端信息等。

在應(yīng)用中，系統(tǒng)具有指揮調(diào)度、空間數(shù)據(jù)維護(hù)、GSM短信收發(fā)、授權(quán)管理、業(yè)務(wù)信息維護(hù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等應(yīng)用。平臺(tái)將野外地質(zhì)調(diào)查人員的位置信息在影像地圖及矢量地圖上展現(xiàn)出來，使控制中心管理人員能非常直觀的了解地質(zhì)調(diào)查人員所處位置，當(dāng)野外人員遇到險(xiǎn)情時(shí)，及時(shí)報(bào)告監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將查找離遇險(xiǎn)終端最近的其它相鄰終端，通知營救，同時(shí)通過GSM短信收發(fā)將情況匯報(bào)給相關(guān)負(fù)責(zé)人。系統(tǒng)應(yīng)用將空間數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相結(jié)合，當(dāng)野外地質(zhì)調(diào)查人員的位置在項(xiàng)目區(qū)域范圍之外時(shí)，監(jiān)控中心給予提醒，最大程度上避免發(fā)生野外迷路等險(xiǎn)情，使野外地質(zhì)調(diào)查人員提前做好防范工作。

系統(tǒng)最終用戶包括一級(jí)總中心(地礦局安全生產(chǎn)管理處)用戶、二級(jí)分中心(地礦局下屬各地質(zhì)調(diào)查單位安全生產(chǎn)管理科)用戶、野外作業(yè)用戶(野外地質(zhì)調(diào)查人員)、系統(tǒng)維護(hù)人員(平臺(tái)監(jiān)控值班人員)。

系統(tǒng)軟硬件體系中，服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。從系統(tǒng)的易用性、可維護(hù)性以及未來發(fā)展方向等方面考慮，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)采用了支持.NET技術(shù)的Windows server 2008。系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)采用VisualStudio2010，GIS開發(fā)組件采用ArcGIS Engine，地理信息數(shù)據(jù)處理采用ArcGIS Desktop軟件與ERDAS軟件，數(shù)據(jù)庫管理軟件采用了Oracle 11g。在地理信息數(shù)據(jù)處理與建庫時(shí)，按照國家地理實(shí)體與地名地址庫相關(guān)規(guī)范進(jìn)行建庫，在系統(tǒng)平臺(tái)建成后，也制定了相關(guān)平臺(tái)使用規(guī)范，使得平臺(tái)在制作與使用上質(zhì)量得到了保證。

2.2 系統(tǒng)平臺(tái)軟件主要功能

系統(tǒng)的主要功能有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能、信息轉(zhuǎn)發(fā)功能、歷史回放功能、定位查詢功能、野外項(xiàng)目管理功能、系統(tǒng)管理功能、用戶管理功能。

2.2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

野外地質(zhì)調(diào)查人員在進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查過程中，通過多模手持終端與車載終端進(jìn)行定位和通信，將信息通過“北斗二號(hào)”衛(wèi)星發(fā)送到一級(jí)中心服務(wù)端，一級(jí)中心收集地礦局所有終端的定位信息和通信信息，在地礦局安全生產(chǎn)管理處監(jiān)控中心系統(tǒng)平臺(tái)地圖上顯示出終端相應(yīng)位置和通信信息。二級(jí)中心數(shù)據(jù)則收集局下屬地質(zhì)單位野外終端的定位信息和通信信息，在本單位安全生產(chǎn)管理科監(jiān)控平臺(tái)上顯示本單位野外終端的位置與信息。北斗手持終端顯示當(dāng)前最后一次定位的位置信息，車載終端顯示當(dāng)前運(yùn)行的軌跡路線，車載以用戶自定義時(shí)間間隔內(nèi)自動(dòng)定位。

2.2.2 一鍵報(bào)警功能

野外地質(zhì)調(diào)查用戶在遇到緊急情況時(shí)，按動(dòng)手持終端上的一鍵報(bào)警按鈕，終端按照規(guī)定協(xié)議通過北斗短報(bào)文系統(tǒng)發(fā)送求救信息，系統(tǒng)監(jiān)控到用戶告警訊息時(shí)，監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信號(hào)，系統(tǒng)檢索導(dǎo)航信息數(shù)據(jù)庫，獲取用戶最后一次定位信息，將用戶位置信息及告警信息顯示在地圖上；監(jiān)控中心通過GSM/CDMA/3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將告警信息發(fā)送到相關(guān)值班人員及負(fù)責(zé)人的手機(jī)上，值班人員搜索離遇險(xiǎn)人員最近的其它終端的位置，通知終端持有人去遇險(xiǎn)位置進(jìn)行緊急救援。

2.2.3 歷史回放和查詢功能

歷史回放功能部分根據(jù)用戶給出目標(biāo)名稱及查詢時(shí)間段，檢索數(shù)據(jù)庫，獲取目標(biāo)在時(shí)間段內(nèi)所有點(diǎn)位信息，畫出目標(biāo)行進(jìn)軌跡，同時(shí)調(diào)用地理信息系統(tǒng)，在其地圖上顯示出野外調(diào)查人員歷史軌跡信息。監(jiān)控中心業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)庫建立多種表，用于對(duì)實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)和短報(bào)文信息、歷史數(shù)據(jù)、調(diào)查人員屬性信息進(jìn)行分類存儲(chǔ)。查詢功能部分根據(jù)管理員給出的查詢條件，檢索數(shù)據(jù)庫，獲取相應(yīng)信息返回。圖表與地圖建立聯(lián)動(dòng)機(jī)制，對(duì)于查詢結(jié)果，任意選擇結(jié)果行，可在地圖上定位查詢出終端在相應(yīng)位置。

2.2.4 野外項(xiàng)目管理功能

野外項(xiàng)目管理功能將地礦局下屬各單位的出隊(duì)項(xiàng)目信息進(jìn)行登記，包括項(xiàng)目編號(hào)、項(xiàng)目單位、項(xiàng)目名稱、項(xiàng)目地點(diǎn)、出隊(duì)時(shí)間、收隊(duì)時(shí)間、負(fù)責(zé)人姓名、聯(lián)系方式、人員數(shù)、車輛數(shù)、通信工具數(shù)、其中北斗終端數(shù)、安全保障措施、項(xiàng)目作業(yè)范圍等信息，系統(tǒng)根據(jù)登記的項(xiàng)目作業(yè)范圍信息將項(xiàng)目區(qū)域標(biāo)繪在地圖上，可定位查詢野外項(xiàng)目的位置與詳細(xì)信息，當(dāng)野外終端位置超出項(xiàng)目作業(yè)范圍時(shí)，值班人員會(huì)給終端發(fā)出警告，提醒野外作業(yè)人員注意可能發(fā)生的險(xiǎn)情，注意避險(xiǎn)。當(dāng)發(fā)生險(xiǎn)情時(shí)，可根據(jù)野外項(xiàng)目的信息，結(jié)合當(dāng)前終端位置與項(xiàng)目配備的應(yīng)急資源，綜合判讀，對(duì)野外作業(yè)人員的營救提供輔助決策。

2.2.5 用戶管理功能

用戶管理模塊對(duì)所有用戶信息進(jìn)行整合、管理，建立終端用戶、手機(jī)用戶、平臺(tái)監(jiān)控人員及負(fù)責(zé)人的資料庫，對(duì)各用戶進(jìn)行注冊(cè)及編輯、查詢等管理。同時(shí)對(duì)用戶訪問數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、優(yōu)化，使用戶能夠高效的訪問相應(yīng)信息。按照制定的終端使用制度，各野外終端每天按規(guī)定時(shí)間對(duì)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行情況匯報(bào)，平臺(tái)可對(duì)野外終端持有人的安全情況進(jìn)行監(jiān)督。同時(shí)平臺(tái)對(duì)各野外終端使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，使局安管處決策者對(duì)各地質(zhì)調(diào)查隊(duì)的終端使用情況能夠有宏觀掌握，對(duì)各野外隊(duì)的安全保障情況做全面了解。

2.3 系統(tǒng)多模手持終端

地質(zhì)調(diào)查多模手持終端是新疆地礦局應(yīng)急救援管理平臺(tái)的關(guān)鍵設(shè)備，是野外地質(zhì)調(diào)查人員與一級(jí)中心、二級(jí)中心連接的信息終端，既是信息的接收端，又是信息的發(fā)送端，配備于每一個(gè)野外地質(zhì)調(diào)查人員。地質(zhì)調(diào)查多模手持終端是一種集導(dǎo)航定位、衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、信息查詢、信息處理等功能為一體的多功能手持設(shè)備。為野外地質(zhì)調(diào)查人員獲取實(shí)時(shí)位置信息、接收控制中心指令、發(fā)射求救信號(hào)獲取幫助等提供數(shù)據(jù)終端。

地質(zhì)調(diào)查多模手持終端的主要任務(wù)是接收視場內(nèi)主要導(dǎo)航系統(tǒng)(包括GPS，北斗二號(hào)、北斗一號(hào))衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)，通過北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)短報(bào)文通訊功能向一級(jí)中心實(shí)時(shí)發(fā)送自己的位置信息，遇有緊急情況可按照規(guī)定協(xié)議使用衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)送迷路、斷水、斷糧、遭遇泥石流、車禍、人員受傷等信息，為中心及時(shí)組織救援贏得時(shí)間。

2.3.1 多模手持終端功能

1)導(dǎo)航系統(tǒng)定位。使用我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，同時(shí)兼容GPS定位，保障定位可靠性。通過北斗衛(wèi)星將定位信息傳送到指揮中心監(jiān)控臺(tái)，由監(jiān)控臺(tái)接收顯示。

2)短報(bào)文通訊。具有北斗衛(wèi)星短報(bào)文通訊功能，在野外不具備地面電信網(wǎng)絡(luò)通訊的地區(qū)使用北斗衛(wèi)星與指揮中心建立通訊聯(lián)系。

3)地圖導(dǎo)航。具有在衛(wèi)星遙感影像地圖基礎(chǔ)上的導(dǎo)航功能，并且具有基礎(chǔ)地圖功能，方便野外地質(zhì)調(diào)查人員精確確定周圍地形地貌，確定最佳行進(jìn)路線。

2.3.2 多模手持終端技術(shù)指標(biāo)

多模手持移動(dòng)終端指標(biāo)有：整機(jī)具備一定的防雨水、積雪、高低溫和防腐蝕能力。集成北斗一代性能指標(biāo)，開機(jī)捕獲時(shí)間最少2 s；失鎖重捕時(shí)間最少300 m；開機(jī)定位時(shí)間 小于1 min(熱啟動(dòng))；壓力范圍在300 mbar～1 100 mbar之間；平均功耗小于2.8 W；發(fā)射峰值功耗小于35 W：符合國軍標(biāo)GJB 151A—97 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。環(huán)境指標(biāo)：工作溫度為-20℃～+55℃；存儲(chǔ)溫度為-40℃～+80℃；濕熱溫度為+45℃，相對(duì)濕度為95%；沖擊為6 G/S。振動(dòng)為0.1 G/(20～100) Hz；重量0.66 kg；屏幕為4寸；電池待機(jī)時(shí)最少為8 h(正常接收衛(wèi)星信號(hào)而不進(jìn)行入站申請(qǐng)的情況下)，且可更換；可在強(qiáng)光下工作。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

新疆地礦局應(yīng)急救援管理平臺(tái)自建成以來，為新疆地礦局的安全生產(chǎn)及應(yīng)急救援提供了強(qiáng)有力的保障，分別成功實(shí)施了3次緊急救援活動(dòng)，分別是由車輛陷入河中、人員受傷、汽車水箱破損致車輛故障等原因造成的，最大程度了減少了人員與財(cái)產(chǎn)的損失。系統(tǒng)整體界面如圖4所示。系統(tǒng)以新疆區(qū)域遙感影像圖與各地理實(shí)體要素矢量圖為底圖，地圖上分布顯示著野外項(xiàng)目的作業(yè)范圍位置，當(dāng)前正在出隊(duì)作業(yè)的野外北斗車載終端位置，當(dāng)前正在作業(yè)的野外北斗終端位置。為方便用戶識(shí)別，終端旁邊標(biāo)有終端號(hào)碼與終端所屬單位的名稱，選擇圖上任意終端，可顯示終端的詳細(xì)信息，如終端的持有人，終端所屬單位，終端號(hào)碼等信息。界面中信息欄顯示當(dāng)前所有終端所發(fā)送的信息、終端的定位信息、終端的歷史定位記錄等信息。為方便用戶定位查詢，信息記錄表與地圖聯(lián)動(dòng)，選擇隨意記錄可定位到圖上相應(yīng)終端位置。左側(cè)信息欄顯示各野外項(xiàng)目的詳細(xì)信息，包括有項(xiàng)目的人員配備、作業(yè)范圍、項(xiàng)目的出隊(duì)時(shí)間、項(xiàng)目任務(wù)等詳細(xì)信息。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，值班人員根據(jù)所有信息進(jìn)行綜合分析，先在地圖上定位到遇險(xiǎn)人員的具體位置，然后查找附近正在作業(yè)的野外地質(zhì)調(diào)查人員，通過系統(tǒng)平臺(tái)聯(lián)系到周圍正在作業(yè)的地質(zhì)調(diào)查人員，通知前去遇險(xiǎn)人員位置進(jìn)行救援，同時(shí)通過平臺(tái)將信息逐級(jí)通知相關(guān)單位安全負(fù)責(zé)人與局安全負(fù)責(zé)人。

圖4 平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行界面Fig.4 Running interface of system

4 結(jié)論

項(xiàng)目基于中國2012年底建成并將正式投入運(yùn)行的北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有導(dǎo)航定位與通信一體化特點(diǎn)，相比國外衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢。尤其適合在不具備常規(guī)通信手段的地區(qū)，不需要額外租用衛(wèi)星通信信道費(fèi)用支出，且其是中國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)，其可靠性和高保密性非常適合國民經(jīng)濟(jì)重要部門科學(xué)調(diào)查使用。項(xiàng)目建成后，可作為中國艱險(xiǎn)地區(qū)尤其是廣袤的西部地區(qū)地質(zhì)調(diào)查的重要保障系統(tǒng)，將確立北斗系統(tǒng)在無常規(guī)通訊手段的艱險(xiǎn)地區(qū)地質(zhì)調(diào)查工作的應(yīng)用模式，促進(jìn)基于北斗技術(shù)的數(shù)字地質(zhì)調(diào)查系統(tǒng)的改進(jìn)和完善，實(shí)現(xiàn)野外地質(zhì)調(diào)查人員無法通訊到實(shí)時(shí)交流的質(zhì)變，加強(qiáng)野外地質(zhì)調(diào)查工作應(yīng)急處理能力，最大化地保障了地質(zhì)人員的人身安全，大大提高野外地質(zhì)調(diào)查實(shí)時(shí)管理與服務(wù)的能力，真正邁出北斗系統(tǒng)野外地質(zhì)調(diào)查工作應(yīng)用一大步。系統(tǒng)也可為旅游野外救援、交通事故救援、氣象災(zāi)害救援等領(lǐng)域提供借鑒，提高相關(guān)部門應(yīng)急救援水平，為中國北斗衛(wèi)星的發(fā)展與城市安全體系的建設(shè)作貢獻(xiàn)。

[1] 李小杰，葉成明，單建新，等.中國地質(zhì)調(diào)查局安全生產(chǎn)管理平臺(tái)方案探討[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，5(3)：112-115.

[2] 楊元喜.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的進(jìn)展、貢獻(xiàn)和挑戰(zhàn)[J].測繪學(xué)報(bào)，2010，39(1)：1-6.

[3] 楊軍，曹沖.我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用需求及效益分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2004，29(9)：775-778.

[4] 閆偉，秦小紅，張玉軍，等.淺析基于GIS的安全保障型城市建設(shè)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2013，23(8)：155-157.

[5] 諸云強(qiáng)，宮輝力，趙文吉，等.基于組件技術(shù)的地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)——以地下水資源空間分析系統(tǒng)為例[J].地理與地理信息科學(xué)，2003，19(1)：16-19.

[6] 李紅，沈冬，韓惠軍.基于ArcEngine與Activex DLL技術(shù)開發(fā)空間數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)[J].測繪與空間地理信息，2009，32(3)：60-62.

Application of BeiDou Satellite Navigation System in Emergency Rescue System of Field Geological Survey

NONG Xiao-xiao

(XinjiangInstituteofSurveyingandMappingofGeologyandMineralResources，UrumqiXinjiang830017，China)

The western regions in China cover a vast expanse of land，with a poor environment of field geological survey，so it is extremely easy to cause many accidents，such as working staff’s lost，vehicle breakdowns and other dangerous situations.This paper developed emergency rescue management system of Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources based on BeiDou Satellite Navigation System and GIS technology，and established primary and sencondary emergency command center.In the meanwhile，according to the characteristics of field geological survey and the field project range，we accomplished the real-time tracking of field geological survey staff as well as strengthened the emergency handling capacity of field geological survey work.Finally，we have achieved the transformation from no correspondences to real-time communication，and futher improved the level of protection in the field emergency rescue of our country to realize the maximum personal safety of geological staff.

BeiDou Satellite Navigation System；GIS；field emergency rescue system

2015-10-10

P 224.8； TP 183

A

1007-9394(2015)04-0007-04

農(nóng)肖肖(1979～)，女，新疆烏魯木齊人，碩士，工程師，現(xiàn)主要從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究方面的工作。