浅述天津滨海新区CORS系统建设的意义

姚晓伟 房新玉

0 引言

天津市滨海新区位于天津市的东部临海地区,由天津港、开发区、保税区及塘沽、汉沽、大港三个行政区组成,面积2 270 km2、人口107万人。自1984年改革开放以来,这里发生了巨大的变化,经济快速增长,外资大量进入,成为中国北方发展最快的地区之一。随着天津市滨海新区的发展,滨海新区的建设也在如火如荼地进行,正在规划和已经开工的建设项目有:中心渔港、天津港东疆港区、临港工业区、临港产业区、南港工业区等,这就需要大量的基础测绘数据的支持,而常规的测量手段无论从工作效率还是数据质量上已经不能满足工程建设的需要,因此,必须在新技术、新手段应用方面进行创新,其中建立覆盖滨海新区的CORS系统就是一个重要举措。

1 建设滨海CORS系统的重要性和必要性

天津滨海新区连续运行卫星定位系统(Tianjin Binhai Continuous Operational Reference Real-time System,以下简称 TJBHCORS)通过在天津滨海新区范围内建立永久性参考站,集成卫星导航定位技术、测绘学、地理信息系统、计算机与现代网络通讯技术,在天津滨海新区建立一个高精度、高效率、高覆盖率的全球导航卫星三维实时发布系统,系统是数字化港口的基础设施之一。

建设TJBHCORS的必要性和意义主要体现在以下几个方面:

1)TJBHCORS建设内容包括高精度的三维控制网和区域似大地水准面精化建立,这是一种现代化测绘基准建设,必将带来巨大的行业影响和社会效益。TJBHCORS还可以对外开放使用,收取一定的费用,收费标准可以根据投入和实际情况制定。天津滨海新区平面控制基准不统一,覆盖范围不足,使用困难,控制点损坏严重,可利用率不断下降,影响使用。且由于行业垄断,造成基准资料获取困难,影响工作开展。随着水运工程建设的各项工作对精度和效率要求越来越高,TJBHCORS的建设也是势在必行。

2)TJBHCORS的建立,将对海上工程作业模式和水平的提高起到不可估量的作用。为海上工程测量、海籍测绘、水深测量、大地测量等专业开展提供新的技术支持。

3)TJBHCORS的建立,可以对工程建设进行实时、有效、长期的变形监测,对工程变形进行快速预报,满足工程监测检测专业需要。

4)TJBHCORS项目建设,将为我院地理信息专业开展提供一个很好的基础保障,通过为天津市滨海新区诸多领域如气象、车船导航定位、物体跟综、公安消防等GIS应用提供精度达厘米级的动态实时GPS定位服务,增加我院参加天津滨海新区基础地理信息的建设硬件筹码。

5)TJBHCORS的建立,可以有效的修订滨海新区各区域坐标系转化及大地水准面精化参数,有效地解决过去遗留的坐标系残差问题。

6)可以为滨海新区建设贡献力量,站在滨海服务的前列,统领滨海新区测绘服务、信息化建设、规划科研、应急服务等。

2 滨海CORS系统的主要内容

1)参考站网系统建设。参考站网系统由GNSS接收机、GNSS天线、UPS电源、网络设备、机柜、观测墩、观测室和避雷系统等组成的观测系统,它长期连续跟踪观测GNSS卫星信号,通过数据通讯网络实时将观测数据传输到控制中心。主要负责GNSS卫星定位数据的跟踪、采集、记录、传输等工作。同时数据处理和控制中心可以对参考站进行监测和控制。计划在汉沽、大港各布一个站,在塘沽布设两个站共4个参考站的建站方案,这样的系统网图构成一个菱形,每两个站的站间距约30 km。同时在汉沽,塘沽,大港参照站附近建设验潮站,并将各港口验潮站的潮位数据和GNSS数据一起传输至数据处理和控制中心。

2)数据通讯网络建设。通讯系统分两部分:参考站和数据处理与控制中心的通讯、数据处理与控制中心和用户终端的通讯。

参考站和数据处理与控制中心的通讯主要是将GNSS参考站的观测数据,验潮站潮位数据通过通讯网络传输到控制中心,同时控制中心监测参考站的状态和完好性,实现数据实时监控处理,它面向系统;而数据处理与控制中心与用户终端的通讯主要是GNSS差分信息,潮位数据实时广播及GNSS数据,潮位数据internet网络发布,它面向用户。

3)数据处理与控制中心建设。作为整个服务系统的核心,数据处理与控制中心子系统要求具备以下功能:数据处理、系统运行监控、信息服务、网络管理、用户管理。

数据处理功能为负责对各参考站及采集并传输过来的数据的质量分析和评价,形成统一格式的差分改正数据。系统运行监控功能为对参考站运行中的设备安全、正常性进行监控管理,可远程监控参考站GNSS定位设备的工作参数、检测工作状态、发出必要的指令、改变各参考站运行状态。信息服务功能为对各类用户提供导航定位数据服务,实时潮位发布,地理信息中有关坐标系、高程系(似大地水准面精化工作完成后)的转换服务。网络管理功能为整个控制中心系统设计由局域网(LAN)、广域网(WAN)和因特网(INTERNET)连接形成,作为控制中心。用户管理功能为控制中心对所服务的各类用户进行管理,包括:a.用户收费管理。b.用户登记,注册,撤消,查询,权限管理。

4)用户应用系统建设。GNSS连续运行参考站中,用户按照应用的精度不同,可以分为厘米级用户、分米级用户、亚米级用户、米级用户等。按照用户的应用不同,可以分为测绘与工程用户(厘米、分米级),车辆导航定位用户(米级),高精度用户(事后处理)等几类。各类用户分别使用不同差分信息。

5)网络差分系统性能测试。系统测试包括功能性测试和指标测试两部分。

功能性测试目的主要是测试滨海新区连续运行卫星定位参考站三维实时发布系统是否具备设计的功能,包括:a.连续、自动运行能力的测试,包括参考站无人值守条件下的连续运行能力;控制中心的连续运行能力等;b.自动数据服务能力的测试,包括无人干预情况下,是否能够自动向用户提供数据服务等。

指标测试的目的是评价滨海新区连续运行卫星定位参考站三维实时发布系统定位精度、覆盖范围等是否达到设计指标,关于精度测试,主要是针对高精度的定位进行测试。指标测试是滨海新区连续运行卫星定位参考站三维实时发布系统的关键测试内容,主要包括可用性测试、精度测试两大部分。

6)TJBHCORS系统在工程测量中的示范应用。系统前期计划在建好大港、塘沽、汉沽四站的基础上开展工程测量,地形测量等示范应用,以检验系统运行的稳定性和功能的完善性。

3 结语

随着GPS技术的飞速进步和应用普及,它在城市测量、工程测量中的作用已越来越重要,而CORS系统不仅是一个动态的、连续的定位框架基准,同时也是快速、高精度获取空间数据和地理特征的重要的城市基础设施,CORS可在城市区域内向大量用户同时提供高精度、高可靠性、实时的定位信息,并实现城市测绘数据的完整统一,这将对现代城市基础地理信息系统的采集与应用体系产生深远的影响。因此,在天津滨海新区建设CORS系统是必要的,本文通过介绍滨海新区CORS系统的组成,将会对滨海新区CORS系统的建设起到一定的指导作用。

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