摘要：连续运行卫星定位系统突破了传统国土资源测绘成果无法解决的技术缺陷，具有较为突出的应用效益。因此，本文以国土资源测绘为背景，分析了连续运行卫星定位系统分类及构成，阐述了连续运行卫星定位系统构建方案。并对连续运行卫星定位系统在国土资源测量、绘图中的具体实践应用进行了简单的分析，以期为国土资源测量、绘图效率提升提供一定参考。
关键词：连续运行卫星定位系统；国土资源；卫星跟踪基准站
前言
连续运行卫星定位系统是城市空间数据基础设施关键模块之一，其可以获取与实践相关的动态变化信息及不同类型的空间信息位置，从根本上解决传统国土资源测绘中存在的控制基准精度低、布设不合理、更新周期长、现势性差等问题。在充分满足地铁工程、大规模建筑、道路交通项目等市级大规模精密工程要求的同时，动态展现相关工程受环境变迁、人工开发等因素影响而产生的变化。基于此，对国土资源测绘中连续运行卫星定位系统的应用进行适当分析非常必要。
1.连续运行卫星定位系统概述
连续运行卫星定位系统又可称之为GDCORS。其主要指本省行政区域内建成，并联网共享的连续运行卫星定位基准站。包括省级财政投资建设的基准站网、省级控制中心及地级以上市财政投资建设的基准站网、市级控制中心[1]。其中市级系统可以与省级系统联网共享。
2.连续运行卫星定位系统构建
2.1某地GDCORS项目概述
某地GDCORS主要由该地国土规划局主持，由区域高等院校GPS工程技术研究中心承建，为实时动态型卫星定位系统。该GDCORS项目于2018年06月启动，在2019年07月建成并投入试验、试运行。包括系统控制中心（SMC）、数字通信子系统（DCS）、用户数据中心（UDC）、卫星跟踪基准站（RSS）、用户应用（UAS）几个模块。其中数字通信子系统主要依托该市政府信息网，利用网络RTK的虚拟基站技术VRS，进行网络架构设置。
2.2GDCORS各模块建设标准
GDCORS中系统控制中心（SMC）为连续运行参考站系统核心单元，包括软件系统、中心网络两个模块。负责系统控制、网络管理、信息服务、数据处理等工作；数据通信子系统（DCS）主要指利用硬件隔离技术，对卫星信号传输网络进行安全防护。并经Internet，向用户提供http，ftp等信息访问服务；用户数据中心（UDC）主要是利用E1-PRI数字中继线路，进行多路用户实施接入。同时以网站形式，向用户端提供数据、软件下载服务。在具体设计构建过程中，可设置冗余方位服务器。通过冗余访问服务器与多跟E1-PRI线路连接，有效扩展用户数据服务端容量。结合广播电台段无线中继站及UHF/VHF的设置，可以实现单站差分数据的有效传输；卫星跟踪基准站（RSS）是连续运行参考站系统主要数据来源，包括网络、计算机硬件、GPS接收机、防电涌设施、不间断电源等几个模块，可实时捕获卫星信号。并将实时跟踪卫星信号进行准确记录、高效传输；用户应用（UAS）需要依据米级车辆导航与定位用户、事后高精度用户处理等原则。从分米级用户、亚米级用户、米级用户、厘米级用户等方面，选择精度不同的差分信息。同时依据GPS接收机兼容性，采用GSM数据通信的方式，进行连续运行参考站用户应用子系统与数据服务中心通信链路的合理设置。
2.3GDCORS构建过程
由于GDCORS建设项目涉及了计算机、网络、测绘、安全防护等多领域技术。因此，在建设前期，需综合分析《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2009、《全球导航卫星系统连续运行参考站网建设规范》GH/T2008-2005等文件规范，首先对GDCORS系统结构进行合理设置[2]。GDCORS系统结构主要分布在该地全域内的星型网络架构，核心模块为用户控制中心。在结构设计构建过程中，需严格依据现代计算机网路规范，以区域内现有数据控制中心为关键阶段。采用南方NET S8双频双星接收机、CR3大地测量型扼流圈天线，进行卫星跟踪基准站设计。随后在区域市政府移动高速光纤网路上，依据各卫星跟踪基准站位置运行需求。以2.0MSDH数字电路为连接枢纽，与控制中心相连，保证卫星跟踪基准站接入速率及控制中心接入速率分别在64.0kbps、2.0Mbps以上。同时利用10.0MSDH数字电路，将控制中心与Internet相连，保证GPRS/CDMA实时定位服务、静态数据下载服务平稳供给。而各子模块间网络传输协议、差分数据服务分别采用TCP/IP、NTRIP协议。
在服务器操作系统设计构建过程中，主要采用Windows Server 2015。在Windows Server 2015中，选择纯在线式直流UPS、交流UPS，为卫星跟踪基准站、用户控制中心提供点电源服务[3]。同时考虑到GDCORS数据流包括相对于系统用于而言的外部数据流、内部数据流两种类型。可在GDCORS总体数据流设置过程中，可以将不同类型数据流动、控制进行自动化设计。并根据操作者操作过程，在数据流堵塞模块设置预警限制，保证内部、外部数据流通畅、稳定运行。
3.连续运行卫星定位系统在国土资源测绘中的实践
3.1GDCORS运行技术参数
在该连续卫星定位系统正式投入运行之后，为确定其在国土资源测量、绘图中应用效果，首先在某住宅小区规划竣工验收测绘工程中进行了试点实践应用。某住宅小区为某地产集团投资兴建的现代化小区，位于该地新城区，是当代居民住宅开发热点，同时具有多个项目投入运行建设。但是由于该片区原属于该地近郊区，卫星跟踪定位起算基准较薄弱。本次工程所验收住宅小区用地面积在四百亩左右，建筑面积在三十万平方米左右。由于本次竣工验收用地面积较大，为了更加精确的获得每一栋防护面积，在该工程首级控制网设置时，主要采用连续卫星定位系统，设置了四十个连续卫星跟踪观测点。同时在土地资源外业测量时，主要利用LEICA的2000型接收机，将接收机架设在测量三脚架适当位置。每间隔120.0s进行一个跟踪卫星监测点观测。随后在两个时间段内，依托连续运行卫星定位系统，进行双观测列观测。即在一个时间段将全部第一级控制点观测完毕后，从末端至首端进行重新架站观测。第一级控制点整体分布较均匀。GDCORS运行技术参数如表1：
表1 GDCORS运行技术参数
3.2GDCORS试运行方案设计实施及结果分析
在连续运行卫星定位系统构建完毕后，为确定连续运行卫星系统在国土资源测量、绘图中可用性及实时定位精度、作业初始化时间。首先在跟踪卫星连续定位系统中事先预设了上述技术参数。通过动态参考框架的合理设置，该连续运行卫星定位系统可以在接收到该区域卫星定位信号之后，实时进行数据记录，同时进行位置进行解构计算。
其次，在跟踪卫星定位信息解构计算完毕之后，在Timble Geomatics Office软件内，对全部卫星跟踪定位观测点位置数据进行了下载、基线解算、误差评估。即利用平面精度计算公式，对全部卫星跟踪定位观测点位置数据在x方向、y方向坐标精确值进行适当计算，得出：△x=±3.82cm，△y=2.58cm。同时考虑到全部卫星跟踪定位观测点坐标是在确定为真值的前提下计算获得的，实际测量存在一定误差。因此，所计算的平面精度会低于实际精度。由此得出，本次计算实际卫星跟踪点位精度在±3.82cm以上。而在各测量点从浮动解到固定解的最长初始化时间为300.0s，其余各点初始化时间均在35.0s以下。且整体测试时间共为125287s，应测历元为65624，实测历元为65231。
随后将连续卫星跟踪定位与前期GPS静态观测控制点进行了对比分析，得出40个测量点中，相对于最近基准站测量最远点（25.68km）初始化时间为25.0s，已知坐标与连续卫星定位系统测量点坐标之差[x，y，z]为[0.48，0.46，1.03]。随后利用连续卫星跟踪定位系统中单位权重中误差（内符合精度）计算公式：|△|=|xs-xm|，其中xs为已知点平面x方向，或者y方向坐标值；xm为观测值。从内符合、外符合两个模块，对GDCORS精度统计情况进行了分析。得出结果如下：
表2 连续运行卫星定位系统实时定位精度
由表2可知，91.3%以上的测量点平面内符合精度、高程精度均优于0.020m。相较于WGS-84坐标而言，纬度方向最大误差、经度方向最大误差均在±0.065以内，可以达到实时卫星数据服务要求[4]。在这个基础上，从时间可用性、空间可用性两个角度进行分析，得出连续运行卫星定位系统在单位时间B、L、H方向测量结果分别在2.56E-04、1.88E-04、0.011m左右，时间可用性满足全天95.0%、全年95.0%要求。随后对连续运行卫星定位系统流动站接收到卫星跟踪基准站差分信号后浮动解结果进行进一步精确分析，得出5-8个卫星信号观测时，连续卫星定位系统初始化时间均值在12.0s-20.0s之间。远低于常规国土资源测量作业初始化时间，且不受国土资源测量距离影响，整体可用性较高。
依据上述结果，可得出在国土资源测量、绘图过程中，连续运行卫星定位系统具有较为突出的应用效益，可以满足测绘工程测图施工、城市规划管理及通信测绘、安全形变监测等模块作业要求。
4.总结
综上所述，GDCORS是GPS与信息技术综合集成开发过程中获得的优良成果，也是未来城市空间定位发展的主要趋势，可以向国土资源测量、绘图模块工作者提供实时、精密定位服务。基于此，为充分发挥GDCORS优势，测绘工作者可以结合阶段工作内容，进行系统控制中心、数字通信子系统、用户数据中心等模块的合理设置，构建完善的GDCORS。并在区域内对GDCORS运行性能进行适当测试，以充分满足国土资源测量、绘图时对位置、时间等空间信息精确获取的要求。
参考文献：
[1]樊继友.吉林省连续运行卫星定位服务综合系统[J].科技视界，2015（31）：123-123.
[2]李威.厦门市连续运行卫星定位服务系统（XMCORS）建设与应用[J].测绘技术装备，2015，17（1）：85-87.
[3]马志敏，MAZhi-min.甘肃省卫星定位连续运行基准站系统测试分析[J].测绘与空间地理信息，2016，39（3）：122-124.
[4]张帆.南阳市对卫星导航定位基准站建设提出四点要求[J].资源导刊，2017（12）：21-21.
论文作者:吴秋扬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/12
标签：卫星定位系统论文; 测量论文; 基准论文; 国土资源论文; 精度论文; 用户论文; 系统论文; 《基层建设》2019年第17期论文;