基于CORS的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)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(xué),武漢 430079)

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基于CORS的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)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(xué),武漢 430079)

隨著GNSS技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用普及,CORS系統(tǒng)成為現(xiàn)代測繪應(yīng)用熱點,既是構(gòu)成空間坐標(biāo)框架的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代大地測量基準(zhǔn)的骨干和技術(shù)支持。由于CORS系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)的高效性和廣泛性,利用CORS系統(tǒng)可促進(jìn)現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,提高測繪作業(yè)效率。本文以重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺為例詳細(xì)介紹應(yīng)用服務(wù)平臺設(shè)計思想、總體構(gòu)架、功能實現(xiàn)及系統(tǒng)特色,并對平臺服務(wù)情況作了概述。

GNSS;CORS;現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系;重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng);應(yīng)用服務(wù)平臺

0　引　言

一個國家和地區(qū)測繪基準(zhǔn)體系的建立和應(yīng)用,不僅是地理空間定位的框架基礎(chǔ),同時還標(biāo)志著測繪科學(xué)管理和測繪技術(shù)所達(dá)到的綜合水平。我國自2008年7月1日啟用2000國家大地坐標(biāo)系,并要求測繪和地理信息系統(tǒng)在8～10年過渡期內(nèi)逐步轉(zhuǎn)換到2000國家大地坐標(biāo)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(jìn)地方測繪地理信息事業(yè)發(fā)展,全國各省市大力推動現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,取得了顯著成效[1-3]。尤其是近年來GNSS技術(shù)的飛速進(jìn)步和應(yīng)用普及,CORS系統(tǒng)成為現(xiàn)代測繪應(yīng)用熱點,CORS既是構(gòu)成空間坐標(biāo)框架的基礎(chǔ),也是現(xiàn)代大地測量基準(zhǔn)的骨干和技術(shù)支持。它擔(dān)負(fù)著測繪基準(zhǔn)體系的維持和用戶實時的高精度空間時間信息服務(wù),改善了傳統(tǒng)測繪作業(yè)方式,大大提高測繪作業(yè)效率,促進(jìn)了空間定位技術(shù)應(yīng)用的社會化、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[4-6]。本文詳細(xì)介紹基于重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的現(xiàn)代測繪體系應(yīng)用服務(wù)平臺建設(shè)和應(yīng)用情況。

1　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺

十一五期間重慶市全面建設(shè)重慶市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系,充分收集與利用該地區(qū)的地形重力數(shù)據(jù)、全球重力場模型,GPS/水準(zhǔn)數(shù)據(jù),建立重慶市高精度、高分辨率的似大地水準(zhǔn)面,將大地基準(zhǔn)與高程基準(zhǔn)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行有機結(jié)合,為重慶市構(gòu)建全市統(tǒng)一、高精度、實時的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系提供數(shù)據(jù)成果。其中,建設(shè)完成覆蓋重慶8.24萬平方公里的重慶市CORS系統(tǒng)——重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng),系統(tǒng)基準(zhǔn)站分布如圖1所示。該系統(tǒng)作為重慶市現(xiàn)代測繪體系的基礎(chǔ)框架和基礎(chǔ)設(shè)施,為全市各行業(yè)提供統(tǒng)一的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。系統(tǒng)至建設(shè)以來不斷改造,已實現(xiàn)覆蓋全重慶的GPS、GLONASS和BDS多星座系統(tǒng)服務(wù),成為地方測繪工作開展的主要技術(shù)手段和工作方法[7-11]?；谥貞c市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用和高精度快速定位優(yōu)勢,重慶市建設(shè)完成以重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)作為現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的推廣應(yīng)用服務(wù)平臺,實現(xiàn)“數(shù)據(jù)獲取實時化、數(shù)據(jù)處理自動化、信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用社會化”,有效地推動現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用,提高測繪行業(yè)水平,促進(jìn)測繪地理信息事業(yè)發(fā)展[7]。

圖1　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)基準(zhǔn)站分布圖

1.1服務(wù)平臺總體構(gòu)架設(shè)計

根據(jù)現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的應(yīng)用服務(wù)需求,服務(wù)平臺總體構(gòu)架設(shè)計為5層:用戶層、表現(xiàn)層、應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層和基礎(chǔ)層。用戶層主要是指使用重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)的各類用戶,通過不同的角色完成特定功能和業(yè)務(wù);表現(xiàn)層為用戶在客戶端Web瀏覽器中訪問該服務(wù)平臺的網(wǎng)絡(luò)界面,用戶根據(jù)界面中功能模塊進(jìn)行可視化操作;應(yīng)用層為平臺實現(xiàn)的各種功能模塊;數(shù)據(jù)層用來定義、維護、訪問和更新數(shù)據(jù)并管理和滿足應(yīng)用服務(wù)對數(shù)據(jù)的請求,該層負(fù)責(zé)解析業(yè)務(wù)應(yīng)用層所發(fā)出的數(shù)據(jù)請求,執(zhí)行相關(guān)的操作;基礎(chǔ)層是整個平臺研發(fā)和運維的基礎(chǔ)保障,它包括系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等)、應(yīng)用開發(fā)軟件、服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)通信等[8]。

1.2服務(wù)平臺主要功能設(shè)計與實現(xiàn)

服務(wù)平臺根據(jù)總體框架和現(xiàn)實需求主要功能設(shè)計如圖2所示。

圖2　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺總體功能設(shè)計圖

1) 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理主要用于管理員對系統(tǒng)的各個功能管理的設(shè)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(quán)限由高級管理員設(shè)定的協(xié)管員。主要包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)載均衡管理、差分?jǐn)?shù)據(jù)格式管理,坐標(biāo)參數(shù)管理,作業(yè)區(qū)域管理,計費管理,系統(tǒng)日志管理和數(shù)據(jù)庫自動備份與恢復(fù)等保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)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(quán)限管理等用戶相關(guān)管理,通過該模塊,可實現(xiàn)對不同用戶特色應(yīng)用服務(wù),例如作業(yè)區(qū)域權(quán)限、計費權(quán)限、實時地方坐標(biāo)測量權(quán)限、實時地方坐標(biāo)測量權(quán)限、源列表權(quán)限。

3) 實時服務(wù)

該模塊主要用于向用戶提供各種實時現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。實時現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系服務(wù)用于向用戶提供實時的地方坐標(biāo)和高程測量服務(wù),用戶能夠直接通過使用該功能實時測得所需的地方坐標(biāo)和正常高;實時作業(yè)監(jiān)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(jiān)測,實時監(jiān)測基站運行狀態(tài),一旦出現(xiàn)異常就向管理員和用戶發(fā)送通知;實時通知服務(wù),將系統(tǒng)的各類通知通過短信和郵件的方式實時發(fā)送給到用戶。

4) 普通服務(wù)

用于向用戶提供事后的數(shù)據(jù)處理服務(wù)。包括現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查,IGS產(chǎn)品服務(wù)以及其他專業(yè)服務(wù)。

為實現(xiàn)滿足上述功能,在具體的程序?qū)崿F(xiàn)過程中,該平臺由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)、后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序和移動終端客戶端程序組成,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)用于向管理員提供管理操作和向用戶提供測繪數(shù)據(jù)處理服務(wù),后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序主要為GNSS測量用戶提供實時現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系服務(wù)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(wù)器完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)布等功能,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序之間通過SQL Server數(shù)據(jù)庫相連,總服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和分服務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通過后臺數(shù)據(jù)處理服務(wù)程序進(jìn)行同步。平臺界面如圖3所示。

圖3　重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺

2　服務(wù)平臺特色

該平臺綜合目前國內(nèi)外CORS系統(tǒng)管理經(jīng)驗,并結(jié)合現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用情況開發(fā)研制,具有如下特色。

1) 安全的數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)

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

2) 信息化測繪管理服務(wù)

通過平臺,測量用戶可以通過天地圖實時查看測量作業(yè)軌跡,了解作業(yè)情況,系統(tǒng)管理員和測量人員可以實時通過短信、郵件等多種方式進(jìn)行交流溝通,促進(jìn)了信息化測繪的發(fā)展。

3) 多網(wǎng)絡(luò)在線發(fā)布服務(wù)

為解決不同電信服務(wù)商之間存在網(wǎng)絡(luò)延遲的問題,系統(tǒng)同時通過電信和移動的網(wǎng)絡(luò)對外進(jìn)行發(fā)布服務(wù),用戶可以根據(jù)自己的情況選擇適合服務(wù)端口,多網(wǎng)絡(luò)發(fā)布有效保證了系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。

4) 多數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)載均衡服務(wù)

重慶市CORS采用國內(nèi)外多套數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行互備份并通過服務(wù)平臺提供負(fù)載均衡服務(wù),用戶登錄系統(tǒng)后,平臺會根據(jù)系統(tǒng)實時性能選擇最優(yōu)系統(tǒng)向用戶提供位置服務(wù),即使部分系統(tǒng)出現(xiàn)故障仍可提供穩(wěn)定可靠的現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系服務(wù)。

3　系統(tǒng)服務(wù)情況

重慶市全球衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)平臺經(jīng)過幾年的建設(shè)發(fā)展形成符合重慶地方特色的CORS應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)。系統(tǒng)作為重慶市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系的重要組成部分,利用信息化技術(shù)綜合衛(wèi)星定位進(jìn)行廣泛應(yīng)用服務(wù),應(yīng)用領(lǐng)域涉及到測繪、規(guī)劃、國土、市政、水利、交通、地震、氣象等行業(yè),已為城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、城鄉(xiāng)測繪、國土資源調(diào)查、市政設(shè)施調(diào)查、氣象監(jiān)測、地震預(yù)報等提供高精度位置服務(wù)。如圖4，圖5所示，用戶月均登錄系統(tǒng)數(shù)量達(dá)到幾十萬次,改變了傳統(tǒng)測繪工作模式,提高測繪作業(yè)效率,極大地推動了地方測繪事業(yè)發(fā)展。

圖4　用戶行業(yè)分布圖

圖5　用戶作業(yè)分布圖

4　結(jié)束語

為推動現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系應(yīng)用,本文以重慶市為例介紹基于CORS系統(tǒng)的重慶市現(xiàn)代測繪基準(zhǔn)體系實時應(yīng)用服務(wù)平臺,用戶通過CORS系統(tǒng)可直接獲取國家坐標(biāo)系統(tǒng)、地方獨立坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng),同時用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺方便快捷地使用現(xiàn)代測繪體系相關(guān)服務(wù),保證現(xiàn)代測繪體系成果的有效利用,大大提高了測繪作業(yè)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(yè)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(shè)和應(yīng)用研究。

許超鈐(1990-),男,博士,主要從事GNSS建設(shè)和應(yīng)用研究。

劉邢巍(1987-),男,碩士,工程師,主要從事GNSS建設(shè)和應(yīng)用研究。

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2016.03.018

聯(lián)系人： 吳寒 E-mail: wuhan@digitalcq.com