CORS系統在數字城市地理空間框架建設中的應用

丘小春,李 毅

(廣西壯族自治區地理國情監測院,南寧,530023)

CORS系統在數字城市地理空間框架建設中的應用

丘小春,李 毅

(廣西壯族自治區地理國情監測院,南寧,530023)

本文介紹了國家測繪地理信息局對數字城市地理空間框架建設的內容和要求，同時闡述了CORS系統的原理，然后從地理空間框架基準建設、地理信息數據采集、似大地水準面精化三個方面,對CORS系統在數字城市地理空間框架建設中的應用進行了一定的總結。

CORS系統;地理空間框架;數字城市

0 前言

在計算機技術、大規模存儲技術以及多媒體技術不斷發展的背景之下，全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感（RS）以及虛擬三維等技術達到了一定程度的發展。并且，將網絡寬帶作為紐帶，對城市進行有效的三維描述，通過信息技術手段的使用，實現了城市數字化的虛擬，這也是數字城市的內涵所在。

實踐表明，數字城市的發展與城市信息化的發展之間存在著極大的關聯，對于整個國家信息化的發展而言，數字城市化的發展是其重要的手段。在數字城市地理空間框架方面，它不既是城市的空間基礎信息平臺，還是國家空間數據基礎設施重要的組成部分之一，這也是數字城市化建設的基礎和前提。

2006年，《關于開展數字城市地理空間框架建設試點工作的通知》（國測國字[2006]18號）文明確了在全國試點城市開展數字城市地理空間框架建設工作。

2010年，有相關文獻針對全國各個地級城市進行數字城市地理空間框架建設步驟以及建設工作實施的內容給予了一定的明確。

截至2014年6月底，全國已有30余個省（區、市）中眾多的地級市以及很多縣級市已經著手數字城市地里空間框架建設工作的實施，也有一部分的城市，針對智慧城市建設作出了相應的工作規定，在這之中，也有一部分地區的市取得了數字城市建設的一定成效。在我國，累計開發衛生、交通、公安、房產、環保、消防等幾十個領域的2000多個應用系統，100多個城市出臺了數字城市應用管理辦法。

1 數字城市地理空間框架建設內容

在社會不斷發展過程中，我國部分相關的部門已經明確的規定了數字中國地理空間框架建設的構成，隨后國家測繪地理信息局對數字城市地理空間框架建設內容做了詳細的闡述。

1.1 完善城市基礎地理信息數據

根據城市發展的需要，采集和更新1：500、1：1000、1:2000、1:5000、1：10000等比例尺的數字線劃圖（DLG）、數字正射影像圖（DOM）、數字高程模型（DEM）等方面的地理信息，其目的在于完善城市基礎地理信息數據的收集與發展。

1.2 完善基礎地理信息數據庫建設工作

在城市基礎地理信息數據這一大的背景之下，建立大范圍的、多尺度、多類型、多要素、現勢性強的城市礎地理信息數據庫，同時開發數據庫管理系統，實現地理信息的處理、建庫、管理、維護以及分發等服務。

1.3 構建地理信息公共平臺

在基礎地理空間信息基礎上提取交通、居民地、水系、境界等與政務應用和社會應用有著密切聯系的內容，對地名地址數據進行一定的擴充，并且通過不斷的研究，開發出具有網絡化性質的服務系統，從而構建出唯一的、通用性較強的地理信息公共平臺。

1.4 構建典型應用示范系統

在地理信息公共平臺建設開發的基礎之上，通過數字城市地理空間框架基礎數據的應用，結合部門的專題數據，設計開發具有典型應用效果的部門系統，從而不斷的推動數字城市的發展。

1.5 建立完善健全的運行維護長效機制

建立能夠保障項目實施及成果長期應用的網絡環境，建立健全數字城市地理空間框架的共享與更新機制，全面支撐空間框架的建設、運行和應用。

CORS系統的出現，對完善基礎地理信息數據提供了極大的便利和強大的技術支撐，加快了數字城市地理空間框架建設的步伐。

圖1 CORS工作原理圖

2 CORS系統的原理

CORS系統是建立于現代GNSS、網絡化實時定位服務、計算機網絡、現代移動通信等技術基礎之上的定位與導航綜合服務網絡。CORS系統指在某個區域建設當中，通過幾個連續運行參考站、數據中心、以及通信鏈路和用戶構成的局域網絡組成，利用數據通信、GNSS和互聯網(LAN／WAN)、計算機等技術進行實時差分，并且對所得到的信息進行分析解算，并且向不同需求用戶提供可靠GPS觀測值、改正數、狀態信息等方面的系統服務。

CORS系統由參考站子系統、數據中心、用戶應用子系統、數據通信子系統等四部分組成。可以通過數據中心，實現數據共享。同時根據不同需求，向社會提供具有多元化性質的服務模式，并且，將其應用在各行各業以及和空間定位相關的一些工作當中。主要內容有：事后解算基礎控制點、實時差分厘米級的RTK測量、后差分毫米級的形變監測、地球板塊運動研究以及各種類型的工程測量、實時分米級的GIS空間數據采集、米級導航定位等等。圖1所示為CORS工作原理。

3 CORS系統在數字城市地理空間框架建設中的應用淺析

3.1 建設數字城市地理空間框架分析

作為地理空間框架建設的基礎性工作重要的內容之一，數字城市地理空間框架基準建設在數字城市地理空間框架的建方面有著極大的影響。實踐表明，要確保能夠有效的實現多元數據連接、地理空間數據的一致性、兼容性，就需要建立一個三維的具有動態性質的地心坐標系統。只有這樣，才能都實現地理空間整合共享，不斷的推動數字化城市的快速發展。

隨著我國社會經濟的發展，每個城市的建設范圍不斷往外擴大，原有的城市地理空間框架基準已跟不上城市發展的步伐。隨著CGCS2000大地坐標系的啟用，為了能夠給地理信息數據坐標帶來一致性的保障，就需要建立具有動態性質的、實用性強的現代測繪基準體系，保證地理信息數據坐標的一致性，成為“數字城市”建設的迫切需要[6]。CORS 技術的發展和CORS系統的建設，加快了數字城市地理空間框架基準的構建，并且，為構建提供了一致性以及統一性的特點，同時，具有快速更新和維護的優勢，這在一定程度上大大的提升了地理信息數據成果的可靠性以及更新的速度，與此同時，能夠作為控制測量的起算數據，通過網絡RTK快速測定高精度的控制點成果，推動數字城市建設的發展。

3.2 采集數字城市基礎地理信息數據

實踐表明，數字城市基礎地理信息數據具有多樣的類型，包括控制點成果、地形地貌數據、規劃數據、地籍數據等。從比例尺分類：有1:500、1:1 000 、1:2 000等大比例尺數據和1:5000、1:10000、1:50000等中小比例尺數據。從數據類型分類，可以分為數字正射影像圖( DOM) 、數字高程模型以及數字線化圖等“4D產品”。為建設多尺度、多類型的基礎地理信息數據庫，描述城市的地物地貌信息，需要采取多種基礎測繪的方式，對具有較大比例尺的數據進行一定的采集等。

目前數字城市基礎地理信息數據采集的方法主要有三種，一種是利用全站儀技術進行全野外數字化測量；第二種是利用GPS技術，即常規RTK 技術進行野外采集；第三種是航測成圖方法，即獲取高分辨率的影像，通過像控點測量、內業空三解算、外業調繪和內業采集成圖。利用全站儀技術，外業工作量大，勞動強度高；利用常規RTK技術，在測量工作當中，需要在每次測量中建立相應的基準站，以便能夠向移動站發射相應的信號，這在極大程度上限制了移動作業范圍；利用航測成圖法，需要獲取高分辨率的影像和像控點測量，額外增加了作業成本。

伴隨CORS技術的發展，突破了現有的作業模式，工作人員僅僅需要在工作過程中應用一臺GPS接收機，在移動互聯網和CORS系統數據中心之間所建立聯系，由CORS系統提供各種改正信息，即可進行各種基礎地理信息數據的采集工作。同時在進行像控點測量的時候，可以利用CORS 系統實時獲得像控點成果或者事后聯合CORS 系統提供的靜態起算數據進行解算，減少了工作量，提高了工作效率。

3.3 精化數字城市似大地水準面

在數字化城市建設當中，通常都會應用CGCS2000坐標系以及CORS系統，所獲得的高程被稱之為大地高。大地高主要將地球橢球作為重要的基準。然而，我國的高程系統屬于較為正常高高程系統，以似大地水準面為基準。實際上，正常高和大地高之間存在著一個差值，即高程異常。隨著CORS技術的發展，大地高的測定可以通過CORS系統的應用來完成。與此同時，還能夠利用水準測量的方式，獲得該點正常高，此時，可以通過大地高和正常高的結合應用，最終得出該點的高程異常值。在城市獲取大地高和正常高的背景之下，考慮重力模型的影響，通過建立多項式擬合出城市似大地水準面精化的高程異常改正模型。有了高程異常改正模型，并且，在CORS系統的使用背景之下，有效的獲取大地高，這樣就能夠得出該點正常高。另外，利用CORS系統，可以快速獲得某點的高程，為大比例尺地形測量等提供了極大的便利。

4 結束語

CORS 系統作為一個動態的、三維的、連續的定位基準，可以快速、高精度獲取數字城市地理空間框架建設所需的基礎數據，實現城市基礎地理信息數據的完整和統一，應用在數字城市地理空間框架建設中，可極大推動我國數字城市建設。

[1] 王家耀，寧津生等.中國數字城市建設方案及推進戰略研究[M].科學出版社，2008。

[2] 來源于互聯網統計。

[3] 黃俊華等.連續運行衛星定位綜合服務系統建設與應用[M].科學出版社，2009年。

[4] 丘小春、李毅. 廣西CORS系統在測繪生產中的應用研究。全國測繪科技信息網中南分網第二十五次學術交流會論文集。

[5] 李毅. 淺談數字城市地理信息空間框架基準建設。中國測繪學會第九次全國會員代表大會暨學會成立50周年紀念大會論文集。

[6] 王向東.CORS系統在數字城市建設中的應用[J].山西建筑，2012，38（7）。

丘小春，男，1966.11-，碩士，航天遙感專業，廣西壯族自治區地理國情監測院副院長兼總工程師，高級工程師，主要從事大地測量、攝影測量等工作

Application of CORS system in the construction of Digital City Geospatial Framework

Qiu Xiaochun,Li Yi
(The Guangxi Zhuang Autonomous Region geographic conditions monitoring hospital,Nanning,530023,China)

This paper introduces the State Bureau of Surveying and mapping geographic information of geo spatial framework of the construction of digital cities content and requirement,at the same time, the paper describes the principle of CORS system,then from geo spatial framework of the benchmark construction,geographic information data collection,like the geoid three aspects,the application of CORS in geo spatial framework of the construction of digital cities were summarized.

CORS system;GIS;Digital City