区域CORS数据库管理信息系统的设计与实现

区域CORS数据库管理信息系统的设计与实现

杜珺1,刘新1,熊卫东2,刘智敏1,张海平3,冯彦同3

(1.山东科技大学测绘科学与工程学院,青岛 266590;

2.青岛市经济技术开发区规划测绘事务所,青岛 266555;

3.山东省国土测绘院,济南 250102)

摘要：以山东省CORS系统为例,结合SDCORS的数据特征及其自动化处理及分析系统的特点,阐述了对区域CORS数据库管理信息系统设计的基本思路和方法。SDCORS数据库管理信息系统进行了详细功能设计,建立了SDCORS数据库管理信息系统。并进行了试运行测试。

关键词：MySQL;山东CORS;数据库管理信息系统;C#

doi:10.13442/j.gnss.1008-9268.2015.05.020

中图分类号：P228.4

文献标志码：A

文章编号：1008-9268(2015)05-0102-05

收稿日期：2015-06-09

作者简介

Abstract:This paper, which takes CORS system in Shandong province as an example, combined with the data feature of sdcors and the characteristics of the automatic processing and analysis system, describes the basic ideas and methods of regional CORS Database Management Information System. From the perspective of functional realization, this paper designed and established the detailed function of the sdcors database management information system. Finally, the paper described the system tested combined with the sdcors automatic data processing and analysis system and then gave a brief introduction of the application in the field of engineering.

0引言

连续运行参考站系统(CORS)是一种将 GNSS 导航定位技术、测绘技术等多种技术集成的实用性分布式网络系统[1],不仅可以向各级测绘部门提供高精度、连续的空间基准,并可向导航、时间、灾害防治等部门提供各种数据服务[2]。随着时代的发展、科技的进步,社会各部门对各种地理空间信息数据服务提出了更高层次的要求[3]。区域CORS数据库管理信息系统能满足规范数据定时交换的需求,对于保证对CORS数据及时检查、分析是十分必要的。区域CORS数据库管理信息系统用于记录大量原始CORS站点数据、数据预处理后的CORS站点数据、基线处理数据、网平差结果及其精度评定结果,相关的精密星历数据等等,支持查询、增删、汇总、分析成图等功能。对实现数据及其多样化成果进行高效管理起到了必不可少的作用。

目前,国外一些发达国家如美国、德国、日本、瑞士等已经建立了区域连续运行卫星定位服务系统[4]。随着CORS系统的不断推广应用,我国已有多个区域、多个行业建立了 CORS 系统[5]。

山东省卫星定位连续运行综合应用服务系统(简称SDCORS)是山东省的一项重要空间数据基础工程[6]。该系统以山东省CORS系统为基础,结合SDCORS自动化处理及分析系统进行开发。论文主要从CORS数据特征、表结构设计、SDCORS数据库管理信息系统设计、系统实现等4个方面进行阐述。

1SDCORS数据库管理信息系统设计

1.1　SDCORS数据特征

1) 数据量大

目前,SDCORS的基准站数量共有154个,154个基准站同时提供数据服务,每个基准站24 h不间断的提供数据,每个测站均保存有1 s、15 s和30 s采样率的RINEX数据,因此数据量非常大。

2) 数据种类多

SDCORS的数据不仅包括有观测文件、导航文件、气象文件等源数据,同时还有数据解算时用到的多种准备文件和解算结果文件,因此数据种类多,管理难度大。

3) 数据保密性高

项目资助： 国家自然科学基金(批准号：41374009)； 山东省自然科学基金(批准号：ZR2013DM009)； 公益性行业科研专项(编号：201412001)

联系人： 杜珺 dujun-sx1990@163.com

CORS系统中的参考站坐标数据,国家坐标系与城市坐标系之间的转换参数、似大地水准面数据等都涉及国家秘密,因此在系统设计时要充分考虑到数据的安全性,有必要对系统数据及相关参数进行保密处理[4]。

1.2　表结构设计

本系统的设计采用大型关系数据库MySQL作为基础数据库,关系型数据库中所有数据均存放在结构化的数据表中,因此对一个系统进行设计时对数据结构表的设计尤为重要。为了设计一个完整的CORS数据库,在对表结构进行设计时要进行反复调整[8],考虑到SDCORS的数据特征,本系统中,数据库结构表的设计主要分为6大模块,分别为SDCORS基准站数据模块,数据预处理业务模块,BERNESE软件解算业务模块,GAMIT/GLOBK软件解算业务模块,系统管理模块和任务监听模块。在不同的模块下,分别定义不同功能的数据表,并根据不同数据类型对其中的字段赋予不同的字段类型。

基准站数据模块包括有CORS基本站点信息表、接收机天线信息表、原始数据(包括RINEX格式的观测文件、导航文件、气象文件)表等。

数据预处理业务模块结构表主要用于存放和记录数据预处理过程中产生的数据,包括统一采样率数据表、完整性检查数据表、质量检核结果表、数据切割数据表等。

BERNESE软件解算业务模块结构表主要用于存放和记录利用BERNESE软件解算SDCORS数据时的各种解算准备文件和基线解算、网平差解算产生的结果文件和结果值。包括BERNESE解算准备文件表、BERNESE基线解算结果表、BER-NESE网平差结果表等。

GAMIT/GLOBK软件解算业务模块结构表主要用于存放和记录利用GAMIT/GLOBK软件解算SDCORS数据时的各种解算准备文件和基线解算、网平差解算产生的结果文件和结果值。包括GAMIT解算准备文件表、GAMIT基线解算结果表、GLOBK网平差结果表等。

系统管理模块主要记录系统用户及其权限、日志等信息,包括用户表,角色表、权限表、日志表等。

任务监听模块用来记录从客户端向服务器发出的任务消息,包括任务信息表和消息执行表。

图1和图2为部分基准站数据类图与系统管理类图。

图1　站点基本信息与原始数据类图

图2　用户角色与权限类图

1.3　SDCORS数据库管理信息系统设计

1.3.1系统需求分析

系统需求分析是DBMS系统设计的第一步,需求分析要充分考虑到CORS数据的特点以及系统要实现的功能,从而能够对系统的硬件和软件有一个基本的需求。由于CORS数据量大且种类多,因此从硬件方面数据库服务器的存储空间首先应能够满足需求。同时由于CORS数据具有的很高的安全保密性,因此在系统开发过程中需要对用户采用分级管理,使不同的用户具有不同的权限,以确保数据的安全性[7]。

1.3.2系统整体架构设计

系统基于Intranet/Internet技术,以客户端服务器(C/S)架构方式进行设计。整个硬件系统包括数据库服务器,数据解算服务器和客户端。不同服务器及客户端之间通过Internet技术远程连接。数据库服务器负责存放各类CORS数据,数据库解算服务器负责完成Windows环境下的BERNE-SE软件和LINUX环境下的GAMIT/GLOBK的解算任务,客户端负责安装系统应用程序,发出解算任务和查看解算结果等。用户从客户端发出解算任务指令,该任务指令通过数据库结构表传送到数据库服务器中,数据解算服务器通过监测数据库服务器中的任务变化进行相应的数据解算处理,解算完成后,将解算结果数据及时入库。整个任务的提交和解算过程中,客户端并没有直接和数据解算服务器进行连接,任务的传递均通过数据库服务器进行。系统及网络安全确保整个系统中的服务器不被病毒侵入,系统遭到非法访问,一般可通过防毒软件、入侵攻击检测及系统权限审计完成。

1.3.3系统详细功能设计

根据该区域的实际要求,本系统设计要实现以下几项功能,数据管理(站点管理、数据存储、数据查询)、数据传递(数据准备、数据调取、结果读取)、扩展服务(辅助应用分析、功能管理)、系统管理(用户管理、安全管理、运行监控),具体功能结构图如图3所示。

图3　区域CORS数据库管理信息系统功能组织结构图

1) 数据管理

本数据库系统存储的信息具有数据量大、数据种类多等特点。将所有需要入库的文件进行统一的整理,对数据格式进行分析处理,设计数据入库程序对各类数据资料进行分类、分级入库,建立一个完善的数据库管理信息系统。并且伴随着不同的数据解算与不同的数据资料的更新,系统数据库也实时进行更新。

数据管理具体包括站点管理,数据入库,数据查询,数据库备份与恢复等功能。

站点管理:该功能提供了对CORS基准站点的管理功能,具体包括查看站点信息,添加CORS站点,删除站点以及对站点进行编辑修改等功能。

数据入库:包括站点信息初始化、导入接收机天线信息、导入观测数据、准备文件入库等。系统在服务器部署完成后,用户可以通过站点信息初始化和导入接收机天线信息功能将整个系统包含的所有站点信息及其接收机天线信息通过Excel表格的形式批量导入系统中;导入观测数据即导入原始观测数据用于预处理解算;准备文件入库具体是指BERNESE软件、GAMIT软件及GLOBK软件进行数据解算时所需要的已知文件(包括星历文件、钟差文件、大地基准面文件以及卫星参数等),这些文件在自动下载后实现了实时入库,以便在解算时可以即时获取。

数据查询:包括站点属性查询、原始数据查询、解算结果查看等功能。

数据库备份与恢复:系统提供了三种方式对MySQL数据库进行备份,包括完整备份,差异备份以及日志备份,以保证在数据发生故障时能够及时进行恢复。

2) 数据传递

在系统运行过程中,系统解算用到的预处理软件、BERNESE软件、GAMIT软件及GLOBK软件等数据处理软件所解算的数据都直接来源于数据库中,所以用户在调取数据库中的数据用于软件解算前需要对数据做准备工作,包括检查待解算原始观测数据是否已被解算、准备文件是否存在、待解算原始观测数据是否完整等。如果在该天的数据已经被解算,就要判断是否重新进行解算或者直接取消解算。准备文件不存在,或者待解算原始观测数据不完整,解算都不能够继续进行。解算完成后要能够保证解算结果及时入库。在系统出现故障时保证弹出相应提示,并提供手动完成数据调取及数据解算结果入库等完整操作。

数据传递模块是伴随着系统的运行,在后台进行工作。具体的实现方式是将解算所需要的各CORS基准站原始观测数据及准备文件从数据库中调出,放在BERNESE软件、GAMIT软件及GLOBK软件等软件解算数据的具体路径下,并将数据解算结果及时读取入库。

3) 数据统计

数据统计是对解算后的结果数据进行统计,包括数据预处理检查后将相关的质量指标作为预处理报告一起导出,利用BERNESE软件和GAMIT软件进行的基线解算的结果查看与对比,利用BERNESE软件和GLOBK软件进行网平差解算的结果查看与对比等。

4) 系统管理

就是管理人员对系统前台、后台的维护和管理。用户通过系统管理模块可以管理系统的用户及用户权限,为用户赋予不同的角色。它主要包括用户管理、角色管理、功能管理及日志管理四个部分。

用户管理:用户管理功能可以查看系统的所有用户,通过新建用户、删除、编辑等操作可以对用户信息进行修改编辑。

角色管理:数据库角色是被命名的一组与数据库操作相关的权限,角色是权限的集合。因此,可以为一组具有相同权限的用户创建一个角色,使用角色来管理数据库权限可以简化授权的过程。本系统用户分为三个类型:系统管理员、系统普通用户、领导权限。不同用户类型拥有不同的用户权限,其中,系统管理员具有系统最高权限。通过明确用户角色,可以管理用户权限,使数据库系统的运行更加高效合理。

功能管理:本数据库系统的功能管理具体是指用户在运行系统后,如有新的功能需要添加到本系统中,可以通过功能管理进行添加对接。

日志管理:系统日志是记录系统中硬件、软件和系统问题的信息,同时可以对系统的运行起到一个监视的作用。用户可以通过它来检查错误发生的原因和时间,该功能可以结合数据库备份和恢复一起使用,提高整个系统运行的稳定性。

1.4　SDCORS数据库管理信息系统实现

SDCORS数据库管理信息系统是SDCORS数据处理系统的子系统,其主界面作为整个系统界面一部分,包含在整个系统界面中。如图4所示:

图4　系统总体界面

SDCORS数据库管理信息系统是整个系统运

行的基础,数据库管理信息系统的各项功能目前处于试运行阶段,从试运行的情况来看,各功能运行良好。登录时可以对用户身份进行识别,登录后界面正常显示,能够显示出全部站点列表。站点管理,数据入库、传递、查询,系统管理等功能都能够达到设计的要求。

该系统的良好试运行,能够满足SDCORS数据定时交换的需求,对于保证CORS卫星定位运营中心及时分析、检查数据是十分必要的。系统能够实现多种数据的及时管理,还可以向不同的用户提供数据共享服务,在现代化工程领域中具有重要的经济价值和社会效益。

2结束语

SDCORS数据库管理信息系统作为SDCORS数据自动化处理及分析系统的子系统,既承担了系统的数据存储功能,也承担了向数据解算软件调取数据的功能。本数据库系统存储的数据种类繁多,数据量大,存储任务重。一方面系统部署在Windows环境下的BERNESE软件提供解算数据来源及成果读取,另一方面要兼顾向Linux环境下的GAMIT软件及GLOBK软件完成同样的功能。将两种不同环境下的软件很好的串接在一起,并向远程客户端实时提供数据服务及数据库管理服务。本系统能够实现数据管理和共享服务的现代化,具有重要经济和社会效益。

参考文献

[1] 丁清光,李健.基于实时数据流的CORS数据库设计[C].//中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集,2008.

[2] 李英冰,陈中新.基于互联网的CORS数据管理与质量检查系统开发[J].测绘科学,2009,34(6):96-98.

[3] 龙燕.浅谈测绘信息技术在信息社会的应用[J].中国地名,2011,(3):53-54.

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[7] 郑凤娇,李江卫,白洁,等.区域CORS用户管理系统研制与开发[J].城市勘测,2011(6):81-85.

[8] 郭金运,米晓红.城镇地籍管理信息系统的设计研究[J].测绘通报,2002(S1):15-18.

杜珺(1990-),女,硕士研究生,主要研究方向为地理信息系统的应用与开发。

刘新(1969-),男，博士后，副教授，主要从事空间信息处理等工作。

熊卫东(1973-)，男，硕士，工程师，主要从事地理信息系统研发与应用。

刘智敏(1975-)，女，博士，副教授，主要从事GPS数据处理及其理论研究。

张海平(1977-)，男，硕士，工程师，主要从事CORS数据处理及应用。

冯彦同(1986-)，男，硕士，主要从事GNSS数据处理及其理论研究。

Design and Implementation of Regional CORS Database

Management Information System

DU Jun1,LIU Xin1,XIONG Weidong2,LIU Zhimin1,ZHANG Haiping3,FENG Yantong3

(1.ShandongUniversityofScienceandTechnology,GeomaticsCollege,Qingdao266590,China;

2.QingdaoEconomicTechnicalDevelopmentAreaInstituteof

SurveyingandMapping,Qingdao266555,China;

3.ShandongProvincialInstituteofLandSurveyingandMapping,Jinan250102,China)

Key words: MySQL; SDCORS; database management information system; C#