河北CORS管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

吳文壇,田 摯,王新廣,史進(jìn)志,莫雁寒

(河北省測繪資料檔案館,石家莊 050031)

河北CORS管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

吳文壇,田 摯,王新廣,史進(jìn)志,莫雁寒

(河北省測繪資料檔案館,石家莊 050031)

河北省連續(xù)運行參考站網(wǎng)實現(xiàn)了高精度位置服務(wù)和用戶管理功能,但仍然存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能及操作習(xí)慣與實際管理和應(yīng)用不協(xié)調(diào)的問題。本文針對連續(xù)運行參考站網(wǎng)管理與應(yīng)用方面的實際需求與現(xiàn)狀,深入研究了數(shù)據(jù)提取分析、地圖加載、短信平臺、網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)定位后處理等關(guān)鍵技術(shù),開發(fā)出基于河北連續(xù)運行參考站網(wǎng)的綜合管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的移動管理能力、管理水平及服務(wù)效率,已經(jīng)在河北省開展了有效使用,進(jìn)一步推動連續(xù)運行參考站網(wǎng)的廣泛應(yīng)用。

連續(xù)運行參考站;管理;應(yīng)用服務(wù)

0 引言

連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站網(wǎng)(continuously operational reference system,CORS)能提供實時差分信息服務(wù),還能提供后差分解算等以及其它服務(wù)。CORS不再作為一個參考系統(tǒng),它能提供各種相關(guān)綜合服務(wù)[1]。當(dāng)前,我國各省市CORS系統(tǒng)建設(shè)技術(shù)主要以天寶公司的虛擬參考站(virtual reference stations,VRS)技術(shù)和徠卡公司主輔站技術(shù)為主[2],其核心軟件雖然具備一定的基礎(chǔ)管理擴展功能,但結(jié)構(gòu)、功能及操作習(xí)慣等與實際管理與應(yīng)用有較大出入,而且使用效率低,缺少相關(guān)配套軟件,存在較大的局限性[3-4],通常系統(tǒng)管理員需要對多個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作才能完成一個用戶的使用配置管理,操作步驟多、專業(yè)知識背景要求高且安全系數(shù)低,對用戶實時軌跡、計時計費、短信平臺服務(wù)方面尚無相關(guān)服務(wù)軟件,尤其是在無網(wǎng)絡(luò)信號沒有可用的替代服務(wù)。CORS系統(tǒng)作為一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)系統(tǒng),涉及到各參考站點、控制中心、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)置等各項技術(shù)參數(shù),以及收費運營過程中系統(tǒng)出現(xiàn)的各類問題,這些也需要建立一個管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)對該類數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的管理,以維護(hù)、保障系統(tǒng)的有效運行和提供高效的服務(wù)[5-7]。

本文結(jié)合河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(以下簡稱河北CORS)日常管理及應(yīng)用服務(wù)工作的開展,在保障系統(tǒng)安全運營的前提下,以天寶公司基于層疊技術(shù)的可擴展基礎(chǔ)設(shè)施平臺(progressive infrastructure via overlaid technology,PIVOT)軟件域構(gòu)架的分布式安裝模塊為基礎(chǔ),深入研究挖掘潛在的信息資源,將涉及到不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)間的多類管理與所提供的多樣化服務(wù)相融合,提供一個標(biāo)準(zhǔn)化管理與服務(wù)應(yīng)用統(tǒng)一平臺,優(yōu)化系統(tǒng)運行環(huán)境,提高系統(tǒng)的移動管理能力、系統(tǒng)管理水平及系統(tǒng)服務(wù)效率[8]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

系統(tǒng)以PIVOT及河北CORS運營過程中的各類相關(guān)數(shù)據(jù)為源數(shù)據(jù),以結(jié)構(gòu)化查詢語言數(shù)據(jù)庫(structured query language,SQL)為系統(tǒng)基礎(chǔ),開發(fā)自動化處理分析模塊,豐富與增強河北CORS系統(tǒng)的運營管理及服務(wù)能力。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

1.2 硬件組成及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的硬件組成主要包括河北CORS數(shù)據(jù)處理與存儲服務(wù)器、SQL服務(wù)器、數(shù)據(jù)接入、實時監(jiān)控服務(wù)器以及服務(wù)發(fā)布服務(wù)器,詳見圖2。其中FTP功能配置在CORS觀測原始數(shù)據(jù)服務(wù)器中,用戶接入與PIVOT軟件中數(shù)據(jù)發(fā)布(Trimble ntrip caster,TNC)模塊服務(wù)器共用,協(xié)同運行。實時監(jiān)控服務(wù)與PIVOT軟件中集成監(jiān)控模塊(Trimble integrity manage,TIM)集成在同一服務(wù)器中,主要監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài),對長時間上線卻不產(chǎn)生系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量和只接收系統(tǒng)差分?jǐn)?shù)據(jù)卻不返還NMEA信息的可疑用戶進(jìn)行實時監(jiān)控。CORS數(shù)據(jù)處理器提供系統(tǒng)運行信息,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器用于各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)的服務(wù)內(nèi)容的發(fā)布等。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

圖2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

各服務(wù)器分布信息具體如下:

1)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:管理系統(tǒng)、服務(wù)發(fā)布平臺;短信服務(wù)平臺;

2)TNC服務(wù)器:用戶數(shù)據(jù)實時獲取服務(wù);服務(wù)自動監(jiān)測工具;

3)SQL服務(wù)器:實時計費統(tǒng)計服務(wù);系統(tǒng)運維統(tǒng)計服務(wù);用戶軌跡統(tǒng)計服務(wù);當(dāng)日用戶定位信息備份服務(wù);服務(wù)自動監(jiān)測工具;可疑用戶實時監(jiān)控;

4)數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器:原始觀測數(shù)據(jù)存儲; RINEX數(shù)據(jù)提取編輯;質(zhì)量分析服務(wù);FTP服務(wù);

5)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器:VRS虛擬基站文件生成;事后模擬處理。

2 總體技術(shù)路線

系統(tǒng)實施分為六大步驟,即管理系統(tǒng)需求調(diào)研、論證,關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容研究,系統(tǒng)設(shè)計,軟件開發(fā)與集成。技術(shù)路線如圖3所示。

主要研究內(nèi)容包括河北CORS用戶注冊管理的規(guī)范化、用戶空間信息的獲取、系統(tǒng)運行信息分析、站點觀測質(zhì)量定量化分析、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全傳輸?shù)募用軝C制、短信服務(wù)及監(jiān)控平臺、網(wǎng)絡(luò)實時動態(tài)差分法(real-time kinematic,RTK)事后模擬處理等內(nèi)容。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)路線圖

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 基于PIVOT的實時差分?jǐn)?shù)據(jù)獲取

CORS系統(tǒng)的VRS技術(shù)模式是一種雙向通信模式,流動站用戶需要將包含自己坐標(biāo)的信息, 以NMEA0183 GPGGA格式發(fā)送至CORS數(shù)據(jù)中心,數(shù)據(jù)中心軟件根據(jù)概略坐標(biāo)計算出差分改正信息發(fā)送給用戶,用戶利用差分信號修正概略值從而得到厘米級的精確坐標(biāo),同時將修正后的精確坐標(biāo)發(fā)送至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器[9]。河北CORS系統(tǒng)提供采用TCP Socket的方式傳送數(shù)據(jù)。系統(tǒng)開發(fā)利用C#語言對任意時刻用戶登陸PIVOT后的實時信息進(jìn)行提取,并記錄到對應(yīng)數(shù)據(jù)庫中,滿足準(zhǔn)實時扣費和實時監(jiān)控功能。

3.2 Adobe Flex開發(fā)技術(shù)

Flex采用GUI界面開發(fā),使用基于XML的MXML語言。Flex具有多種組件,可實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、遠(yuǎn)程對象、圖表制作、內(nèi)建動畫效果及互動界面等功能。Flex服務(wù)器也是客戶端和XML網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及遠(yuǎn)程對象之間通訊的通路,在每個請求時都需要執(zhí)行服務(wù)器端的模板,并不同的服務(wù)器上以服務(wù)方式運行各功能模塊。由于客戶端只需要載入一次,Flex應(yīng)用程序的工作流被大大改善。系統(tǒng)基于Flex建立接口訪問Web服務(wù),對系統(tǒng)運行過程的狀態(tài)分析與站點觀測環(huán)境質(zhì)量定量化進(jìn)行分析。

3.3 基于MAS、SMGP的CORS短信服務(wù)平臺開發(fā)技術(shù)

MAS是移動代理服務(wù)器的簡稱,并為集團客戶提供的基于移動終端(包括短信、彩信等)的信息化應(yīng)用服務(wù)。具有發(fā)送速度快、成功率高的特點,MAS業(yè)務(wù)是一個開放的業(yè)務(wù)平臺,提供豐富的開發(fā)接口和文檔,客戶可根據(jù)實際需求定制和開發(fā),與客戶辦公自動化等系統(tǒng)對接,實現(xiàn)自動推送各類通知短信的功能。中國電信SMGP協(xié)議是SMGW與其它網(wǎng)元設(shè)備進(jìn)行短消息傳輸?shù)慕涌趨f(xié)議。SMGW與ESME之間共有兩種連接方式長連接和短連接,同時提供豐富的開發(fā)接口。CORS短信服務(wù)平臺主要采用以上兩種方式對系統(tǒng)狀態(tài)、賬戶狀態(tài)、賬戶實時余額、使用軌跡、使用詳情、基站數(shù)據(jù)質(zhì)量、電離層誤差影響的實時監(jiān)控等,為系統(tǒng)規(guī)范運營及高效的服務(wù)提供保障。

3.4 網(wǎng)絡(luò)RTK事后模擬處理技術(shù)

在研究和改進(jìn)電離層延遲、對流層延遲、衛(wèi)星軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、多路徑效應(yīng)等系統(tǒng)誤差分析與處理技術(shù)及單歷元整周模糊度搜索技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)網(wǎng)絡(luò)RTK事后模擬模塊,為用戶提供無通信信號地區(qū)的快速替代服務(wù)。系統(tǒng)所采用的綜合(分類)誤差實時內(nèi)插技術(shù)以及改進(jìn)的基于聚類分析和相關(guān)距離法的QR奇偶檢校法的新型RAIM算法,增大了事后處理時CORS網(wǎng)的站間距離[10],并具有識別和探測多個粗差方便快捷準(zhǔn)確的優(yōu)點,提高了網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的可用性和定位效率,擴大了使用范圍。

4 系統(tǒng)功能與實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

為滿足系統(tǒng)建設(shè),在對已有的SQL數(shù)據(jù)庫表充分利用的情況下,構(gòu)建新的SQL數(shù)據(jù)庫表,主要存儲的數(shù)據(jù)包括管理員信息、單位信息、用戶賬戶信息、儀器信息、用戶計費信息、用戶繳費信息、用戶消費信息、用戶軌跡信息、站點及數(shù)據(jù)處理中心軟硬件設(shè)備信息、故障處理信息、短信信息、事后模擬處理計算信息等。

4.2 系統(tǒng)功能模塊建設(shè)

系統(tǒng)主要由WEB客戶端和服務(wù)器端兩部分構(gòu)成,客戶端由業(yè)務(wù)管理、系統(tǒng)管理、查詢統(tǒng)計、短信平臺等十一個功能模塊構(gòu)成,服務(wù)器端的功能主要涉及數(shù)據(jù)服務(wù)和處理部分,系統(tǒng)功能模塊實現(xiàn)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)功能框架示意圖

4.3 服務(wù)式模塊建設(shè)

為大幅提高系統(tǒng)運行速度和訪問效率,針對各功能模塊對各類原始數(shù)據(jù)的具體需求,采用自動運行的后臺服務(wù)程序開發(fā)方式進(jìn)行日常數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備與計算,并可根據(jù)PIVOT軟件運行的域服務(wù)器組進(jìn)行靈活配置,具體后臺服務(wù)實現(xiàn)如下:

1)PivotGPSPath服務(wù);實現(xiàn)各類統(tǒng)計功能。

2)Pivot UserGPGGAInfo服務(wù);每日零點后將當(dāng)天登陸用戶返回信息導(dǎo)出,生成數(shù)據(jù)和日志文件。

3)Pivot LoginCheck服務(wù);實時計算用戶的余額。

4)Pivot Run Analyse服務(wù);統(tǒng)計當(dāng)日系統(tǒng)的使用情況供“圖形分析”模塊使用。

5)Pivot Useroutinfo服務(wù);實時記錄用戶發(fā)回的位置信息,直接提供的是計費統(tǒng)計的原始數(shù)據(jù)。

6)Pivot MessagePlat服務(wù);定時掃描后臺數(shù)據(jù)處理結(jié)果,對系統(tǒng)狀態(tài)、運行情況、監(jiān)控及用戶賬號等信息發(fā)送給用戶移動終端,實現(xiàn)自動判斷及互動收發(fā)等功能。

4.4 系統(tǒng)運行與應(yīng)用

該系統(tǒng)研發(fā)項目為河北省地理信息局2013年度科研專項課題,是在河北CORS對厘米級定位服務(wù)實行收費運營,用戶對系統(tǒng)服務(wù)提出了更高的要求的背景下提出并完成的,并于2010年4月正式投入使用。系統(tǒng)運行部分界面見圖5～圖8。

圖5 系統(tǒng)登錄界面

圖6 在線用戶定位信息

圖7 用戶登錄統(tǒng)計

圖8 軌跡查詢與下載

系統(tǒng)自運行以來,主要服務(wù)于以下三類用戶:

1)河北CORS厘米級定位服務(wù)使用者;主要提供賬戶狀態(tài)、計費及定位查詢統(tǒng)計、數(shù)據(jù)下載、短信平臺、事后模擬處理等功能,已經(jīng)廣泛服務(wù)于測繪、土地管理、規(guī)劃、交通、水利、氣象、電力、石油、勘察、天然氣、國防等多個行業(yè)用戶。

2)部門、單位管理及行業(yè)監(jiān)督等管理用戶;主要提供了軌跡監(jiān)控、查詢統(tǒng)計分析等功能。

3)河北CORS系統(tǒng)管理及維護(hù)人員;提供了日常業(yè)務(wù)管理、各類查詢與統(tǒng)計分析、日志管理、資源信息管理、系統(tǒng)配置管理等功能。

5 結(jié)束語

本文將涉及CORS相關(guān)的多種管理及應(yīng)用服務(wù)功能相結(jié)合,并首次以當(dāng)前國內(nèi)外最為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)RTK軟件PIVOT為研究出發(fā)點,對PIVOT異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)及潛在信息進(jìn)行深入挖掘,減少信息的分散性,并結(jié)合以天地圖為基礎(chǔ)的地理信息共享平臺實現(xiàn)了可視化管理及高效的相關(guān)應(yīng)用服務(wù)提供,為河北CORS系統(tǒng)的位置服務(wù)提供了新的運營思路,系統(tǒng)的推廣運用將助推城市信息化建設(shè)的進(jìn)程,促進(jìn)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施之一的CORS系統(tǒng)的管理及應(yīng)用服務(wù)水平邁向一個新的臺階,極大程度上節(jié)約了人力物力,提高了工作效率。

[1] 曹立,張現(xiàn)禮,吳文壇.河北省衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)綜述[J].測繪通報,2010(增刊):1-4.

[2] 田摯,吳文壇,潘然,等.連續(xù)運行參考站網(wǎng)建設(shè)與應(yīng)用實務(wù)[M].西安:西安地圖出版社,2013:25-27.

[3] 李英冰,陳中新.基于互聯(lián)網(wǎng)的CORS數(shù)據(jù)管理與質(zhì)量檢查系統(tǒng)開發(fā)[J].測繪科學(xué),2009,34(6):96-98.

[4] 高奮生,王芙蓉,周亮,等.面向用戶對象的CORS運維服務(wù)綜合體系研究[J].測繪科學(xué),2012,37(4):79-81,84.

[5] 李林陽,呂志平,陳正聲,等.海量連續(xù)運行參考站網(wǎng)數(shù)據(jù)云存儲模型[J].導(dǎo)航定位學(xué)報,2014,2(3):64-70,86.

[6] 韓紅超,符華年,張旭東.NBCORS綜合管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].地理空間信息,2013,11(6):39-40,50.

[7] 楊光.面向CORS服務(wù)的管理信息系統(tǒng)的研究與開發(fā)[J].測繪通報,2012(6):7-9,18.

[8] 朱麗強,陳中新.CORS系統(tǒng)異構(gòu)信息融合管理的研究與實現(xiàn)[J].城市勘測,2010(5):72-74.

[9] 李英冰,陳中新.基于互聯(lián)網(wǎng)的CORS數(shù)據(jù)管理與質(zhì)量檢查系統(tǒng)開發(fā)[J].測繪科學(xué),2009,34(6):96-98.

[10]田宗彪,章磊.一種改進(jìn)的綜合誤差內(nèi)插算法研究[J].導(dǎo)航定位學(xué)報,2013,1(4):93-97.

Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS

WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,SHI Jinzhi,MO Yanhan
(Hebei Provincial Archives of Surveying and Mapping,Shijiazhuang 050031,China)

High precision location service and user management have been realized by Hebei continuously operating reference stations(CORS),but there still exist some problems such as system structure,function and operation habit is difficult to adapt to the actual management work.According to the current situation and actual demands of CORS management and application,the paper makes an intensive study of data extraction and analysis,map loading,short message service platform,network real-time kinematic post-processing technology.etc.and develops an integrated management and application service system based on Hebei CORS.The result improves the mobile management ability,level and service efficiency of Hebei CORS and has been effectively used in Hebei Province,it further promotes the wide application of CORS.

CORS;management;application service

P228

A

2095-4999(2015)-04-0114-05

2014-10-18

河北省科學(xué)技術(shù)廳科技惠民工程:動態(tài)更新省級基礎(chǔ)地理信息研究。

吳文壇(1979—),男,湖北枝江人,碩士,高級工程師,主要從事CORS系統(tǒng)建設(shè)、運營維護(hù)及推廣應(yīng)用的工作。

吳文壇,田摯,王新廣,等.河北CORS管理及應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].導(dǎo)航定位學(xué)報,2015,3(4):114-118.WU Wentan,TIAN Zhi,WANG Xinguang,et al.Research and Reality of Management and Application Service System of Hebei CORS[J].Journal of Navigation and Positioning,2015,3(4):114-118.

10.16547/j.cnki.10-1096.20150423