姚曉偉 房新玉

0 引言

天津市濱海新區(qū)位于天津市的東部臨海地區(qū),由天津港、開發(fā)區(qū)、保稅區(qū)及塘沽、漢沽、大港三個行政區(qū)組成,面積2 270 km2、人口107萬人。自1984年改革開放以來,這里發(fā)生了巨大的變化,經濟快速增長,外資大量進入,成為中國北方發(fā)展最快的地區(qū)之一。隨著天津市濱海新區(qū)的發(fā)展,濱海新區(qū)的建設也在如火如荼地進行,正在規(guī)劃和已經開工的建設項目有:中心漁港、天津港東疆港區(qū)、臨港工業(yè)區(qū)、臨港產業(yè)區(qū)、南港工業(yè)區(qū)等,這就需要大量的基礎測繪數(shù)據(jù)的支持,而常規(guī)的測量手段無論從工作效率還是數(shù)據(jù)質量上已經不能滿足工程建設的需要,因此,必須在新技術、新手段應用方面進行創(chuàng)新,其中建立覆蓋濱海新區(qū)的CORS系統(tǒng)就是一個重要舉措。

1 建設濱海CORS系統(tǒng)的重要性和必要性

天津濱海新區(qū)連續(xù)運行衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Tianjin Binhai Continuous Operational Reference Real-time System,以下簡稱 TJBHCORS)通過在天津濱海新區(qū)范圍內建立永久性參考站,集成衛(wèi)星導航定位技術、測繪學、地理信息系統(tǒng)、計算機與現(xiàn)代網絡通訊技術,在天津濱海新區(qū)建立一個高精度、高效率、高覆蓋率的全球導航衛(wèi)星三維實時發(fā)布系統(tǒng),系統(tǒng)是數(shù)字化港口的基礎設施之一。

建設TJBHCORS的必要性和意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

1)TJBHCORS建設內容包括高精度的三維控制網和區(qū)域似大地水準面精化建立,這是一種現(xiàn)代化測繪基準建設,必將帶來巨大的行業(yè)影響和社會效益。TJBHCORS還可以對外開放使用,收取一定的費用,收費標準可以根據(jù)投入和實際情況制定。天津濱海新區(qū)平面控制基準不統(tǒng)一,覆蓋范圍不足,使用困難,控制點損壞嚴重,可利用率不斷下降,影響使用。且由于行業(yè)壟斷,造成基準資料獲取困難,影響工作開展。隨著水運工程建設的各項工作對精度和效率要求越來越高,TJBHCORS的建設也是勢在必行。

2)TJBHCORS的建立,將對海上工程作業(yè)模式和水平的提高起到不可估量的作用。為海上工程測量、海籍測繪、水深測量、大地測量等專業(yè)開展提供新的技術支持。

3)TJBHCORS的建立,可以對工程建設進行實時、有效、長期的變形監(jiān)測,對工程變形進行快速預報,滿足工程監(jiān)測檢測專業(yè)需要。

4)TJBHCORS項目建設,將為我院地理信息專業(yè)開展提供一個很好的基礎保障,通過為天津市濱海新區(qū)諸多領域如氣象、車船導航定位、物體跟綜、公安消防等GIS應用提供精度達厘米級的動態(tài)實時GPS定位服務,增加我院參加天津濱海新區(qū)基礎地理信息的建設硬件籌碼。

5)TJBHCORS的建立,可以有效的修訂濱海新區(qū)各區(qū)域坐標系轉化及大地水準面精化參數(shù),有效地解決過去遺留的坐標系殘差問題。

6)可以為濱海新區(qū)建設貢獻力量,站在濱海服務的前列,統(tǒng)領濱海新區(qū)測繪服務、信息化建設、規(guī)劃科研、應急服務等。

2 濱海CORS系統(tǒng)的主要內容

1)參考站網系統(tǒng)建設。參考站網系統(tǒng)由GNSS接收機、GNSS天線、UPS電源、網絡設備、機柜、觀測墩、觀測室和避雷系統(tǒng)等組成的觀測系統(tǒng),它長期連續(xù)跟蹤觀測GNSS衛(wèi)星信號,通過數(shù)據(jù)通訊網絡實時將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行摹Ｖ饕撠烥NSS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)的跟蹤、采集、記錄、傳輸?shù)裙ぷ?。同時數(shù)據(jù)處理和控制中心可以對參考站進行監(jiān)測和控制。計劃在漢沽、大港各布一個站,在塘沽布設兩個站共4個參考站的建站方案,這樣的系統(tǒng)網圖構成一個菱形,每兩個站的站間距約30 km。同時在漢沽,塘沽,大港參照站附近建設驗潮站,并將各港口驗潮站的潮位數(shù)據(jù)和GNSS數(shù)據(jù)一起傳輸至數(shù)據(jù)處理和控制中心。

2)數(shù)據(jù)通訊網絡建設。通訊系統(tǒng)分兩部分:參考站和數(shù)據(jù)處理與控制中心的通訊、數(shù)據(jù)處理與控制中心和用戶終端的通訊。

參考站和數(shù)據(jù)處理與控制中心的通訊主要是將GNSS參考站的觀測數(shù)據(jù),驗潮站潮位數(shù)據(jù)通過通訊網絡傳輸?shù)娇刂浦行?同時控制中心監(jiān)測參考站的狀態(tài)和完好性,實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時監(jiān)控處理,它面向系統(tǒng);而數(shù)據(jù)處理與控制中心與用戶終端的通訊主要是GNSS差分信息,潮位數(shù)據(jù)實時廣播及GNSS數(shù)據(jù),潮位數(shù)據(jù)internet網絡發(fā)布,它面向用戶。

3)數(shù)據(jù)處理與控制中心建設。作為整個服務系統(tǒng)的核心,數(shù)據(jù)處理與控制中心子系統(tǒng)要求具備以下功能:數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)運行監(jiān)控、信息服務、網絡管理、用戶管理。

數(shù)據(jù)處理功能為負責對各參考站及采集并傳輸過來的數(shù)據(jù)的質量分析和評價,形成統(tǒng)一格式的差分改正數(shù)據(jù)。系統(tǒng)運行監(jiān)控功能為對參考站運行中的設備安全、正常性進行監(jiān)控管理,可遠程監(jiān)控參考站GNSS定位設備的工作參數(shù)、檢測工作狀態(tài)、發(fā)出必要的指令、改變各參考站運行狀態(tài)。信息服務功能為對各類用戶提供導航定位數(shù)據(jù)服務,實時潮位發(fā)布,地理信息中有關坐標系、高程系(似大地水準面精化工作完成后)的轉換服務。網絡管理功能為整個控制中心系統(tǒng)設計由局域網(LAN)、廣域網(WAN)和因特網(INTERNET)連接形成,作為控制中心。用戶管理功能為控制中心對所服務的各類用戶進行管理,包括:a.用戶收費管理。b.用戶登記,注冊,撤消,查詢,權限管理。

4)用戶應用系統(tǒng)建設。GNSS連續(xù)運行參考站中,用戶按照應用的精度不同,可以分為厘米級用戶、分米級用戶、亞米級用戶、米級用戶等。按照用戶的應用不同,可以分為測繪與工程用戶(厘米、分米級),車輛導航定位用戶(米級),高精度用戶(事后處理)等幾類。各類用戶分別使用不同差分信息。

5)網絡差分系統(tǒng)性能測試。系統(tǒng)測試包括功能性測試和指標測試兩部分。

功能性測試目的主要是測試濱海新區(qū)連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站三維實時發(fā)布系統(tǒng)是否具備設計的功能,包括:a.連續(xù)、自動運行能力的測試,包括參考站無人值守條件下的連續(xù)運行能力;控制中心的連續(xù)運行能力等;b.自動數(shù)據(jù)服務能力的測試,包括無人干預情況下,是否能夠自動向用戶提供數(shù)據(jù)服務等。

指標測試的目的是評價濱海新區(qū)連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站三維實時發(fā)布系統(tǒng)定位精度、覆蓋范圍等是否達到設計指標,關于精度測試,主要是針對高精度的定位進行測試。指標測試是濱海新區(qū)連續(xù)運行衛(wèi)星定位參考站三維實時發(fā)布系統(tǒng)的關鍵測試內容,主要包括可用性測試、精度測試兩大部分。

6)TJBHCORS系統(tǒng)在工程測量中的示范應用。系統(tǒng)前期計劃在建好大港、塘沽、漢沽四站的基礎上開展工程測量,地形測量等示范應用,以檢驗系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和功能的完善性。

3 結語

隨著GPS技術的飛速進步和應用普及,它在城市測量、工程測量中的作用已越來越重要,而CORS系統(tǒng)不僅是一個動態(tài)的、連續(xù)的定位框架基準,同時也是快速、高精度獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的重要的城市基礎設施,CORS可在城市區(qū)域內向大量用戶同時提供高精度、高可靠性、實時的定位信息,并實現(xiàn)城市測繪數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一,這將對現(xiàn)代城市基礎地理信息系統(tǒng)的采集與應用體系產生深遠的影響。因此,在天津濱海新區(qū)建設CORS系統(tǒng)是必要的,本文通過介紹濱海新區(qū)CORS系統(tǒng)的組成,將會對濱海新區(qū)CORS系統(tǒng)的建設起到一定的指導作用。

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