[分享]浅谈区域测绘基准网站的建设

<P  align=center><STRONG>浅谈区域测绘基准网站的建设</STRONG><p></p></P>
<P  align=left>【摘　要】　本文从区域建设、区域经济的发展及地理信息的广泛应用对区域测绘基准网站的要求出发，通过对我国城市测绘基准的现状和已具备的条件进行分析，得出了域测绘基准网站建设不仅是必要的，同时也是可能的结论，并探讨了建立域测绘基准网站的具体方法。 <BR>一、前言 <p></p></P>
<P ><FONT face=宋体>华东师范大学长江流域发展研究院教授沈玉芳在“长江三角洲一体化发展态势、问题和方向”一文中认为，推进长三角区域一体化发展的核心和唯一途径，是全面推动和积极开展市场化条件下政府间合作联动。即在区域社会经济发展国际化、市场化、信息化、法制化条件下，加强政府间合作，联动营造一个没有政府或少有政府参与的区域统一市场，以利于资源和信息的自由、合理、充分、顺畅地流动和配置；联动创造资源和信息充分、合理、顺畅流动的技术物质基础和平台；联动制定市场运作的统一法规、标准、相关制度和运行方式；联动探索和制定政府间合作的新机制和新模式，实行区域调控模式转换；联动培育区域产业群落，提高区域综合竞争力；联动实现区域城市、环境和社会发展的协调。与此同时，作好区域统一市场、基础设施、信息共享平台、产业集群、城市体系、生态环境保护和重大项目建设等重点领域的联动。测绘作为基础设施建设、城市管理及协调、空间地理数据共享和重大项目建设的基础工作，必须建立一个在时域上连续的，在空间域上整体的，能充分利用历史、当前和未来的地理信息并能监测城市三维形变的大小和过程的，统一可靠的区域测绘基准网站，以适应区域一体化发展态势。</FONT><BR><FONT face=宋体>二、我国城市测绘基准的现状<p></p></FONT></P>
<P >目前，我国城市测绘基准，就总体而言，主要有如下二种形式的测绘基准：<p></p></P>
<P >1.以国家的等级控制为基础，依据逐级控制分级建立的原则将国家原点的坐标逐渐地传递到需要确定位置地标志上。<p></p></P>
<P >2.用坐标转换的方法在GPS观测的同时，联测一定数量的原有国家等级控制作为基准点，进行全约束平差以确定GPS卫星网与地面网之间的转换参数，实现两网之间的坐标转换。<p></p></P>
<P >这二种城市测绘基准的实质都是国家大地坐标系基准，众所周知，国家大地坐标网，是过去用测角量边的传统方法建立起来的，由于当时客观条件的限制，并且大地坐标系是以50年代布设的一等锁为时间历元的，至今该基准在西部的点位漂移已达米级，东部达分米级（国家地震局，1989）。因此，这样的城市测绘基准，一方面已很难满足城市规划、城市建设等有关部门和城市地理信息应用对城市测绘基准的要求；另一方面，这样的城市测绘基准在各个城市之间空间域上整体性得不到保证，各个城市测绘基准之间也很难建立相互转换关系。<BR>三、建立区域测绘基准网站的条件已基本具备<p></p></P>
<P >1.80年代以来，我国空间大地测量飞速发展，空间大地测量在我国大地测量技术中的主导地位已使我国的区域性大地测量直接或间接地纳入到全球大地测量的范畴，并使参考基准从二加一维发展到三维成为可能。<p></p></P>
<P >2.我国高精度GPS国家大地控制网已建立完成，我国高精度GPS国家大地控制网已建立完成，通过联合平差或坐标转换可获得与ITRF等一致的高精度全国天文大地网点的地心坐标。<p></p></P>
<P >3. 用GPS卫星定位技术测定城市随时间的三维形变，通过近几年的研究和实践，已成为现<p></p></P>
<P >实并得到日益广泛的应用。<p></p></P>
<P >4.随着电信和移动公司的数据业务的不断扩展与完善，建立以公共信息网络为基础的GPS数据传输和定位导航数据发播已成为现实。<p></p></P>
<P >5.连续运行GPS基准网已开始研究和建立<p></p></P>
<P >因此，随着城市测绘基准的应用从单一的向多元的、静态的向动态的、普通的向高精度的、二维加一维向三维的方向发展。建立和维护一个可以满足不同行业、不同用户对精密定位的数字的、整体的、动态的乃至实时的城市测绘基准已成为必须。同时，三维基准网的建成也为其它行业的工作进入信息时代打下了坚实的基础。因此目前对城市测绘基准进行扩展和研究，并在此基础上建立基于GPS连续运行参考站的区域测绘基准站网条件已基本具备，并且已成为实现区域内城市空间基础数据的实时采集、城市导航和数据服务的主流方向。<BR>四、区域测绘基准网站<STRONG>的建设</STRONG><p></p></P>
<P >1.     GPS连续运行参考站系统概述<p></p></P>
<P >GPS连续运行参考站系统由基准站子系统、控制中心子系统、数据通信子系统、数据发播子系统、用户应用子系统五个部分组成，各基准站与控制中心之间通过数据通信子系统连接成一体，形成专用网络。实现GPS连续运行系统对社会和用户的服务，系统将集成卫星定位技术、计算机网络技术、无线数据通信技术、数字中继技术、远程监控技术等当代先进技术，实现高精度静态定位到高精度动态实时定位的技术飞跃。系统将针对不同用户的需求，逐步建立起从静态、动态到高动态，从事后、准实时到实时，从毫米级、厘米级到分米级精度的定位、导航服务体系，满足各行各业对获得空间位置信息的需求。<p></p></P>
<P >2．区域内城市测绘基准的建立<p></p></P>
<P >a)       控制中心子系统<p></p></P>
<P >   每个装配接收机，天线，不间断电源设备，调制解调器或网络设备的参考站都要和数据控制中心连接，而控制中心运行GPSNet软件的计算机则是整个GPS连续运行参考站系统的神经中枢,它负责连接网络中所有的GPS接收机，进行数据处理、分析、差分及RTK修正数据计算，进行数据分发数据管理，系统可靠性、安全性管理等。主要执行以下几个任务：<p></p></P>
<P >&Oslash;         保持控制中心与参考站以及控制中心与流动站之间数据通信的畅通<p></p></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>导入原始数据和进行质量检查<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>存储RINEX和压缩RINEX数据<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>改正天线相位中心（IGS模式）<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>系统误差的模型化及估算<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>产生数据，为流动站接收机创建虚拟基站位置<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>产生流动站所在位置上的RTK改正数据流<p></p></FONT></P>
<P >&Oslash;         <FONT face=宋体>发送RTK改正数据到野外的流动站 <p></p></FONT></P>
<P ><FONT face=宋体>    此外，GPSNet还包括一个Internet Web服务器备选件，可以非常方便地管理和发布所有已存档的RINEX观测值，导航信息，气象信息和年历文件。    <p></p></FONT></P>
<P >b)       基准站子系统<p></p></P>
<P >   基准站子系统包括主要进行卫星定位数据跟踪、采集及传输，进行系统可靠性监测。基准站子系统一般包括3个或3个以上的参考站，各参考站位置的设置，要根据城市面积和地形的不同，经过缜密充分的论证，既要考虑参考站周围环境对GPS接收机的影响，又要兼顾城市未来的发展。尽量做到布站均匀，相邻站间距离不应大于50-70公里。每个参考站包括的主要设备由：GPS卫星接收机，电源保障设备（UPS），工控计算机。其中，参考站计算机运行GPSBase软件，进行本地数据的存储、<p></p></P>
<P >增强接收机控制以及附加传感器的数据采集。<p></p></P>
<P >c)       用户应用子系统<p></p></P>
<P >用户应用子系统的作用是按照不同的用户需求，进行不同精度的定位。一般包括专用GPS接收机，专用的数据解码设备，以及相关的数据处理软件，分别适用于DGPS，WADGPS，RTK，PPS等。<p></p></P>
<P >用户硬件系统：用户收到的信号是加密了的信号，通过用户ID码识别，加密释放。这可以通过特别或特许的用户定位导航信号接收机来实现。<p></p></P>
<P >用户的软件系统：用户子系统软件是根据不同的需要而设计的，例如：网络型RTK定位软件，事后和快速精密定位软件，RTK工程应用类软件，变形分析软件，自主式电子地图软件及监控型电子地图软件。<p></p></P>
<P >d)       数据通信子系统<p></p></P>
<P >数据通信子系统负责基准站与控制中心之间的数据通信，将基准站GPS观测数据传输至控制中心，为GPSNet软件提供数据源。根据通信链路的不同（例如，模拟电话线，ISDN，DDN，无线扩频等），该系统可以配备不同的通信设备，一般包括有线或无线modem、DDN专线、无线扩频放大器、定向或全向天线。为保证数据传输的实时性及安全性，应提供互为备份的两套传输方案。<p></p></P>
<P >e)       数据发播子系统<p></p></P>
<P >负责把GPS/WADGPS, RTK改正数据等通过有线或无线网络发送给用户, 相关设备有网络通信计算机，FM编码机，UHF/VHF发射机，GSM移动电话等。发播方式有因特网、无线电、移动电话、FM载波等。<p></p></P>
<P >因特网：主要用于快速和事后精密定位、精密定时的用户的数据发送。<p></p></P>
<P >UHF/VHF电台：在市内用户密度高的地区。直接在基站上安装电台，发送RTK定位数据，实现局部地区的RTK定位。<p></p></P>
<P >GSM移动电话：是监控中心把定位及导航数据传输至用户的有效渠道之一。用户通过GSM移动电话获取定位数据，实现实时、准实时定位。<BR><STRONG>3</STRONG><STRONG>．</STRONG>区域测绘基准网站<STRONG>的建设</STRONG><p></p></P>
<P >　　区域测绘基准网站是在区域内城市测绘基准<STRONG>建设的基础上，</STRONG>全面推动和积极开展市场化条件下城市间测绘基准合作联动，建立各城市测绘基准控制中心子系统之间的联系，相互借用邻近的基准站子系统，在此基础上建立和完善一个全区域的GPS综合性观测网和观测数据实时传输系统——区域测绘基准网站。该系统中由若干点组成的城市高精度三维大地测量控制网的点位绝对精度达厘米级，相对精度优于1厘米，并与国际上重要地球参考坐标系如WGS84等建立精密的转换关系，建立高精度三维大地测量控制网与各城市平面控制网的相互关系；由该系统基准站组成的城市高精度的地壳形变和地面沉降监测网，这些基准站每年进行3至4次定期复测。监测网的水平方向监测精度优于3mm／年，垂直方向监测精度优于5mm／年；该系统建立的面向全社会服务的GPS连续运行参考站，能连续实时发播高精度的GPS跟踪数据，使各种用户能快速实时、准实时地确定空间地理位置。利用发播的伪距改正数据能达到米级的定位精度，利用发播的相位改正数据能达到厘米级的定位精度，同时提供高精度GPS跟踪站观测数据，以满足更高精度用户事后解算的需要；该系统逐步形成一个区域内新的大气层监测网和预报系统，实现一个近实时的GPS可降水量估计和电离层变化的估计，建立一套完整的应用GPS监测大气层可降水量、电离层变化的方法和软件系统，为实时天气预报和电离层变化预报提供服务。  <p></p></P>　　总之，随着区域建设、区域经济的发展及地理信息的广泛应用，它们对区域测绘基准网站提出了全新的要求，建立区域测绘基准网站已成为历史的必然，同时随着空间大地测量技术与应用的飞速发展，建立一个在时域上连续的，在空间域上整体的，能充分利用历史、当前和未来的地理信息并能监测城市三维形变的大小和过程的、并向社会提供动态定位导航服务，在此基础上提供多层次、多用途服务的区域测绘基准网站也是完全可能的。