基于S,XCORS,行业统筹服务平台建设探讨

马 勇

（ 山西省测绘地理信息院，山西 太原 030001）

近年来，随着我国北斗卫星导航系统的研制成功并投入使用，全国各省均建立了各自的北斗地基增强系统，全面推进了连续运行基准站系统（ CORS）的北斗化改造。

为满足山西省经济建设信息化发展需求，在完成山西省北斗地基增强系统建设的基础上，进一步将山西省连续运行基准站综合服务系统（ SXCORS）改造成山西省权威、高精度、高分辨率、高效率、高覆盖率的行业统筹服务平台。该平台推进了CORS站网的深度应用，提升了其公共服务能力水平，使其在各行业的应用更加广泛。

本文将系统介绍SXCORS行业统筹服务平台的建设情况，探讨其在建设过程中的关键技术环节，予以需完成该方面工作的同行人员参考。

SXCORS行业统筹服务平台是集现代高科技于一体的系统工程，对于信息化建设起到重要作用。为了确保SXCORS行业统筹服务平台建设具有科学性、先进性、实用性、可靠性、高效性， 必须对SXCORS行业统筹服务平台的建设和各个有机组成部分进行清晰划分，明确其相互关系、其上马和投入运行的合理时间顺序，以系统工程的思想，对系统建设和运行进行科学的部署。

SXCORS行业统筹服务平台整合山西省域范围及周边地区的优质卫星导航定位基准站，充分顾及现有及未来应用需求，优化现有数据中心计算和网络资源，以保证基础应用及扩展能力，满足卫星导航定位基准站网运行、维护、管理和服务需求，实现对平台资源、功能、服务过程的管理，实现从基准站数据接入到用户对外服务的一体化服务，实现业务线上化、数据安全化、位置服务高精度稳定化。

SXCORS行业统筹服务平台采用模块化设计， 以微服务方式组成整体系统，包含数据接收存储服务模块、数据解算处理模块、数据播发服务模块、软件功能参数配置模块及业务管理模块。

2.1 技术构架

系统采用三层B/S技术架构，分别为表示层、逻辑层和数据层。

表示层进行系统运维和终端服务的可视化操作；
逻辑层和数据层进行数据的交互、解算及用户管理和监控。

系统技术架构（ 如图1所示）：

图1 系统技术构架图

2.2 网络体系构架

部署在SXCORS的所有基准站设备与站网服务器设备使用电信运营商提供的数据专线互联，站网服务器与解算服务器通过路由器在同一网段内进行数据接收和播发；
终端用户应用电信运营商提供的IP地址，通过通讯基站向站网服务器提出数据请求，WEB终端用户直接通过网络运营商提供的互联网IP地址向站网服务器请求数据， 终端用户接入数据，经过防火墙保护措施进入站网服务器。

2.3 部署结构

SXCORS行业统筹服务平台由基准站网、数据处理中心、用户服务三部分组成。基准站网数据通过数据专线传输至数据处理中心进行解算处理，解算处理中心和服务管理中心协同为终端用户提供服务；
管理员用户通过终端用户的请求提供多级服务。

数据传输、数据解算、数据播发、用户管理采用独立部署模式。

运维服务与终端服务采用独立分级管理、多级服务。

3.1 网络RTK解算

网络RTK解算系统包括原始数据编解码模块、数据传输和播发模块、数据库和文件的读写与存储模块、操作管理界面模块以及核心数据处理模块。

网络RTK的数据处理主要分三个模块：其一，GNSS基准站网基线解算，固定双差整周模糊度；
其二，利用每条基线的GNSS观测值、双差整周模糊度、精确的基准站位置坐标等，计算每条基线的电离层延迟、对流层延迟及综合误差；
其三，根据用户发送的概略坐标，插值确定网络RTK用户的差分改正信息，从而为网络RTK用户提供实时厘米级的定位服务[1]。

3.2 实时电离层建模技术

GNSS卫星发射信号传播速度在穿过电离层时发生变化，电离层中的信号频率、电子密度[2]对速度的变化起到了决定性作用。

在电离层的改正过程中，载波相位观测值和伪距观测值电离层改正数值大小相同、符号相反。

电离层活跃的程度[3]，导致在中午或下午某些时段出现用户整周模糊度无法固定的情况， 为此本系统通过利用三维电离层建模技术，来提高电离层建模精度，解决电离层活跃时载波相位整周模糊度无法固定问题。

3.3 实时对流层建模技术

高海拔山区基准站之间高差较大，对一般网络RTK解算软件而言，增加了对流层模型的估计难度，从而增加了载波相位整周模糊度固定的难度。本文平台采用的方法是首先利用精密单点定位技术对所有测站的对流层延迟进行精准估计，然后进行区域建模。

该方法无需考虑任何大高差地形条件，可以满足用户高精度位置服务需求。

3.4 坐标系统转换

SXCORS行业统筹服务平台支持同一基准和不同基准下的坐标转换功能。同一基准下的坐标转换主要为空间直角坐标系、大地坐标系和平面直角坐标系的相互转换；
不同基准下的坐标转换主要为CGCS2000坐标系、1980西安坐标系和地方独立坐标系之间的相互转换。下面主要介绍不同基准下的坐标系统转换方法。

（ 1）CGCS2000 与地方独立坐标系转换。

利用已有的CGCS2000坐标系下的平面坐标成果（ x，y）2000，与之对应的独立坐标系下的两个以上公共点成果（ x，y）dl[4]，计算坐标系统转换模型四参数，四参数转换模型如式（ 1）所示：

式（ 1）中，（ x0，y0）为转换模型的平移参数；
α为转换模型的旋转参数；
m为转换模型的尺度变换参数；

（ x1，y1）为CGCS2000坐标系下的点位坐标值；

（ x2，y2）为模型转换后的独立坐标系下的坐标值。

（ 2）CGCS2000与1980西安坐标系的转换。

利用至少3个同名点的CGCS2000空间直角坐标和1980西安坐标系下的空间直角坐标， 计算Bursa模型转换参数。

Bursa转换模型如式（ 2）所示：

式（ 2）中，R为旋转矩阵；
εx，εy，εz分别为转换模型的三个旋转参数；
m为转换模型尺度缩放参数；
（ X0，Y0，Z0，）为转换模型的3个平移参数；
（ Xs，Ys，Zs） 为源坐标系下的空间直角坐标值；
（ Xt，Yt，Zt，）为转换后的目标坐标系下的空间直角坐标值。

（ 3）GNSS大地高向正常高转换。GNSS大地高转换为1985高程基准正常高，可通过全省似大地水准面精化模型转换求得。

4.1 功能测试

功能测试通过服务平台逐项测试各功能模块，包括以下内容：

（ 1）用户管理功能测试

测试认证审核：对用户提交的单位和个人的资质认证信息进行审核管理，对完善后的用户分级归类。

测试用户信息管理：对平台注册用户（ 用户名+口令）、联系人、联系电话、所属单位等基本信息进行查询、修改、管理、删除等。

测试服务申请：
用户登录后可在平台进行服务申请，在线提交服务申请表，包括对作业精度、作业区域、作业坐标系进行申请。

测试服务审核：对用户提交的服务申请进行审核，并实现服务账号的添加管理功能。

测试CORS账号管理：对CORS用户作业区域、可用坐标系、可用源列表、可用时间等权限信息进行管理、查询、修改、删除等功能测试， 管理员账号对协管员管理权限可进行管理、查询、修改、删除等。

（ 2）系统管理功能测试

测试播发服务设置：
支持对解算服务的添加、 管理、修改、删除功能，支持用户作业源节点的添加、管理、修改、删除功能，实现用户作业服务和源的控制。

测试作业区域设置、坐标参数设置、资源下载管理、新闻动态管理，进行添加、管理、修改、删除。

测试精化模型：支持似大地水准面的加载,实现用户作业正常高可用的控制。

测试星历下载管理、基准站数据管理下载功能。

（ 3）数据处理功能测试

测试实时位置服务：
实时提供包括RTD、RTCM2.X、RTCM3.X、自定义差分数据类型的功能。

测试事后坐标转换、高程转换，通过输入测试数据验证输出结果数据的功能。

观测数据检查：通过输入测试数据，实现结果数据的质量分析，生成质检报告并提供下载功能。

测试在线基线解算：支持在线上传观测文件，系统自动与临近CORS站构建基线网进行平差解算， 并生成平差报告提供用户在线下载。

（ 4）站网信息管理功能测试

对站点基本信息、站点设备信息、站网信息、软件信息、网络信息、数据中心设备管理进行增加、修改、删除、查询功能测试。

（ 5）监控管理功能测试

通过对站点网络延迟测试（ 实时对该时刻接收到的数据的时间与此时刻的时间做差，分析数据的实时性）检验基站监控功能。

通过对实时在线用户固定情况、收星数、作业位置和使用源列表等作业状态进行监控测试，检验用户监控功能。

（ 6）系统日志功能测试

测试管理员操作日志、用户缴费日志、坐标转换记录，具有日志导出功能。

测试用户作业轨迹，对用户作业位置和作业时间进行记录，并提供地图展点和查看功能。

测试用户作业日志， 对用户作业次数和时间进行记录，具有日志导出功能。

4.2 性能测试

性能测试主要包括登录响应时间测试、用户展点时间测试、服务初始化时间测试以及服务网络性能测试。

具体测试方法如下：

（ 1）登录响应时间测试：使用网络测试工具，统计每次登录的响应时间。

（ 2）用户展点时间测试：使用网络测试工具，统计用户作业监控展开的时间。

（ 3） 服务初始化时间测试：
重启服务管理系统不少于3次，统计服务初始化时间的平均值。

（ 4）服务网络性能测试：通过终端测试服务器的网络响应情况，分析网络带宽数据，统计数据丢包率以及网络延迟的最大值、最小值、平均值。

SXCORS行业统筹服务平台已经具备用户管理、 系统管理、数据处理、站网信息管理、监控管理、系统日志、业务管理等基本功能，实现了从基站数据接入到用户对外服务的一体化服务流程，实现了业务线上化、数据安全化、位置服务高精度稳定化等建设目标。

SXCORS行业统筹服务平台建设特点主要有：

（ 1）设计功能多，数据种类繁多，数据结构复杂；

（ 2）平台建设功能实用、结构合理，保障了空间基准数据的技术支撑，实现了测绘基准共享服务新模式，提高了共享资源的利用率；

（ 3）平台管理便捷，易于维护，可视化操作界面友好，操作方便；

（ 4）平台网络拓扑结构和软件模块部署结构合理保证了数据的接入、数据运行和使用的安全性和保密性；

（ 5）平台设置了多级用户多任务实时操作的权限，保证了平台运行的可靠性。

目前，该平台已投入使用，各项功能运行状态正常，满足广大用户需求，极大提高了用户作业效率。