湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統建設

錢強強，張滇，楊國華

(1.湖州市測繪院，浙江 湖州 313000； 2.諸暨中專，浙江諸暨 311800)

湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統建設

錢強強1?，張滇1，楊國華2

(1.湖州市測繪院，浙江 湖州 313000； 2.諸暨中專，浙江諸暨 311800)

湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統采用虛擬參考站技術，建有5個永久性基準站，覆蓋全市范圍約5 800 km2。本系統與湖州市似大地水準面精化成果的結合，使用戶可以實時得到平面坐標、高程，真正實現了實時三維空間定位的功能。

HUZCORS；網絡RTK；VRS；似大地水準面模型

1 引 言

湖州市位于浙江省西北部，北瀕太湖，與江蘇省接壤，南臨杭州市；東接嘉興市，西與安徽省交界，總面積5 800 km2。湖州地處長三角地區，近年來經濟發展迅猛，城市建設飛速發展，針對城市測繪的要求越來越高。所以，建立湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統(簡稱HUZCORS)，意義重大。HUZCORS是現代衛星定位、計算機網絡、數字通訊等技術進行多方位、高深度的集成，可以全自動、全天候、實時提供網絡覆蓋區域的高精度三維坐標和時間信息；它是湖州市實現城市現代化管理和數字城市所不可缺少的重要組成部分，滿足湖州市基礎測繪、國土規劃、土地管理、工程建設、形變監測、交通監控、港口管理、公共安全等方面對定位導航服務的需求。

2 系統組成

HUZCORS以GPS全球衛星定位系統的觀測技術為主，亦考慮到兼容GLONASS和伽利略系統。本系統由基準站網、數據處理中心、數據傳輸系統、定位導航數據發播系統、用戶應用系統5個部分組成。各個基準站與數據處理中心間通過VPN光纖傳輸線路連接成一體，形成CORS的專用網絡。

基準站網:由5個GPS衛星連續觀測跟蹤站和相應的數據傳輸設備組成。負責采集GPS衛星觀測數據并輸送至數據處理中心，同時提供系統完好性監測服務。

數據處理中心:系統的控制中心，設置在湖州市測繪院信息中心。用于接收各基準站數據，進行數據處理，形成多基準站差分定位數據，組成一定格式的數據文件，分發給用戶。

數據傳輸系統:各基準站數據通過VPN光纖傳輸至數據處理中心。

數據發播系統:系統通過因特網的形式向用戶發播定位導航數據。

用戶應用系統:包括用戶信息接收系統、網絡型RTK定位系統、事后和快速精密定位系統及自主式導航系統和監控定位系統等。

3 系統建立

2008年6月份開始，耗時6個月完成系統基準站建設、數據中心機房建設、網絡架構等工作，經過兩個月的調試和試運行，HUZCORS系統運行穩定，能夠提供給用戶實時定位服務。

3.1 基準站的建立

HUZCORS的5個GPS連續運行基準站中兩個站為基巖站，3個站為屋頂型基站。站間平均間距約40.7 km，最短站間距為湖州站至長興站距離 24 km，最長站間距為南潯站至德清站距離達55 km。GPS接收機用標準RJ45接口接入VPN網絡，所有設備通過UPS電源供電。

湖州市GPS CORS站相鄰點基線南北方向分量測量的精度平均值為±0.3 mm，東西方向分量測量的精度平均值為±0.4 mm；相鄰GPS點基線垂直分量測量的精度平均值為±1.4 mm；湖州市GPS CORS站基線相對中誤差最大值為7.93×10－8，平均值為1.45×10－8。

湖州市GPS CORS站空間直角坐標X方向的精度平均值為±0.6 mm，Y方向的精度平均值為±0.9 mm，Z方向的精度平均值為±0.6 mm；湖州市GPS CORS站南北方向的精度平均值為±0.3 mm，東西方向的精度平均值為±0.4 mm，高程方向的精度平均值為±1.2 mm。

湖州市GPS CORS站基線精度統計表 表1

湖州市GPS CORS站坐標精度統計表 表2

3.2 數據處理中心架構

數據處理中心是系統的管理與數據處理中心，它按照國家對機房建設設計的規范要求進行建設。機房恒溫、無塵的工作環境能保證 24 h安全運行，并且具有實用、可靠、可擴展及升級等性能。數據中心處理軟件選用Trimble公司提供的GPSNet軟件。數據中心由一臺服務器完成數據處理、分發、用戶管理等工作，另一臺服務器做備份機。

3.3 數據通訊的選定

(1)基準站到數據中心

基準站到數據中心利用光纖VPN網進行網絡連接，帶寬為2 M；Net R5 GPS接收機通過RJ45端口直接接入VPN網絡。這種方式減少了連接的中間環節，最大限度減少數據傳輸的時間延遲，實現網絡數據的實時傳輸，保證了網絡通訊的穩定性。該方式同時也作為數據中心原始數據完好性檢驗的通訊鏈路，確保了數據中心記錄的觀測數據和接收機內存中的原始數據一致。控制中心直接通過VPN網絡，利用TCP/IP協議，用IE瀏覽器可以直接對接收機進行遠程的設置和監控。

(2)數據中心到流動站

使用GPRS通訊方式的用戶可通過因特網訪問數據中心固定IP地址的方式獲取系統提供的數據服務。湖州大部分地區已開通EDGE網絡，其最高理論傳輸速度可達 384 kbps；GPRS具有永遠在線、按流量計費、高速傳輸、語音數據自由切換等特點，GPRS可以支持200 kbps左右的傳輸速率。對于事后處理所要求的數據，采用Internet方式訪問系統運行網站。

4 與湖州市似大地水準面精化模型的有效結合

GPS定位可以便捷地獲得點位的位置，但如果缺乏一個具有相應精度和高分辨率的似大地水準面模型，會使大地高至正常高的轉換中高程精度嚴重損失。似大地水準面精化模型不僅是采用GPS技術代替常規水準測量的基礎，也是實現城市精密三維空間測量的重要環節。湖州市似大地水準面精化項目是利用現代大地測量的高新技術手段進行高精度GPS、水準測量，進而利用湖州市的地面和臨近區域的重力資料、高分辨率地形數據、衛星測高數據、GPS水準資料和最新地球重力場模型，最終確定出湖州市域內高分辨率、厘米級高精度似大地水準面的格網數值模型。湖州似大地水準面成果的應用，大大提高了基礎數據的質量和更新的速度，為“數字湖州”奠定了基礎，對城市現代化建設具有極大的作用。更重要的是，由GPS、水準測量、重力數據等綜合精化的高精度、高分辨率湖州市似大地水準面成果將可以實現與湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統(HUZCORS)的無縫融合、資源共享，提供高精度的GPS高程框架，得到城市規劃、建設、管理所真正需要的湖州85高程系統，使得該衛星定位服務系統真正具備提供全動態、全覆蓋、實時三維高精度測量的能力，從而倍增系統的效能。

5 系統精度

9月13日～9月30日，湖州市測繪院采用Trimble R8 GNSS接收機，對湖州市GPS D級控制網中26個點進行檢測，每個點重新初始化測量3次，獲取3組90個觀測數據。系統覆蓋網內有11個點，網外有15個，最遠點距離36.5 km。同時，采用徠卡ATX1250、華測X91、中海達V8接收機分別進行6個點的測試。統計測試結果表明，系統內外符合精度和兼容性都達到系統設計指標。

精度統計表(單位/m) 表3

高程精度統計表(單位/m) 表4

6 結 語

HUZCORS系統的基本功能就是滿足城市測繪工作需要。湖州市測繪部門每天要從事大量的城市基礎測繪工作，如大比例尺地形測圖、放線、管線探測、地籍、房產測量、建筑物變形監測等。系統運行后，用戶可以實現實時動態厘米級精度的定位應用，適用于城市實時控制測量，實時小區域大比例尺測圖與修測、工程放樣和工程監測等；可以實現實時動態米級、分米級精度的定位應用，適用于相應精度的測圖應用或GIS數據采集。系統可以逐步建立起從靜態、動態到高動態，從事后、準實時到實時，從毫米級、厘米級到亞米級精度的城市基礎信息服務體系，并建立城市空間基礎設施的三維、動態、地心坐標參考框架。湖州市連續運行衛星定位綜合服務系統的建設及應用是湖州市大地測量技術的一重大改革，徹底改變了過去城市測量靜態的、平面加高程的定位方式，真正實現了湖州市城市三維空間定位，將會極大地提高生產力，也為城市測繪現代化的發展提供了可能，搭建了城市三維導航定位的空間基礎平臺。為構建“數字湖州”地理空間奠定了基礎框架。

[1]劉經南，劉暉.連續運行衛星定位服務系統——城市空間數據的基礎設施[J].地理空間信息，2003(3)

[2]馬建平，高星偉，程鵬飛.浙江省連續運行衛星定位服務系統技術設計與試驗[J].測繪科學，2008(5)

[3]CH/T 2008－2005－2005.全球導航衛星定位系統連續運行參考站網建設規范[S].

[4]GB/T 18314－2001.全球定位系統(GPS)測量規范[S].

Huzhou Continuous Operational Reference System Construction

Qian QiangQiang1，Zhang Dian1，Yang GuoHua2
(1.Huzhou Institute of Surveying and Mapping，Huzhou 313000，China；2.Zhuji Secondary Profession School，Zhuji 311800，China)

Huzhou Continuous Operational Reference System that applies the technology of the VRS，had been made of 5 permanent reference stations.The covered area of the HUZCORS is 5800 square kilomenters.In the whole city the user can receives plane coordination and normal height throught both the HUZCORS and the quasigeoid model.So the system realizes the location function of three－coordination in real time.

HUZCORS；Network RTK；VRS；Quasigeoid Model

1672－8262(2010)03－59－03

P228

B

2009—09—14

錢強強(1977—)，男，工程師，主要從事測繪生產、管理工作。