信息技术支撑北京GPS服务网

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信息技术支撑北京GPS服务网

来源：作者：国学发布时间：1969-12-31

信息技术支撑北京GPS服务网
—北京GPS服务网应用分析
北京市信息资源管理中心谭志彬戴连君毛东军彭凯《计算机世界》2003.
北京市全球卫星定位综合应用服务系统（简称GPS服务网）是北京市“空间数据基础设施”的重要组成部分。它的宗旨是在北京地区建立综合性GPS应用服务网，把卫星定位系统这一高新技术用于北京市城市规划、市政建设、交通管理、城市基础测量和工程测量、气象预报、地震及地面沉降、灾害监测、农业和林业资源环境管理等，实现一网多用，服务于“数字北京”和数字奥运。这一系统本身也是将空间技术、现代通信技术、计算机技术、测绘技术与气象学、水利学、地震学、城市规划、城市交通等多种学科相结合，相融合的实用化系统。
一、北京GPS服务网
北京GPS服务网将在北京地区建立由28个地面GPS参考站组成的地面卫星连续观测网。此系统由连续运行的GPS参考站、数据通信网及管理中心、监测中心、服务中心和多个用户子系统组成。GPS参考站均匀分布在北京市辖区，管理中心、监测中心和服务中心合设在北京市信息资源管理中心。
系统作为北京市空间信息化基础设施，将向授权用户提供各个参考站的原始观测数据（事后处理应用）和各种实时差分数据，结合用户应用，可以完成城市气象预报、地壳形变监测、城市基准控制、地面沉降监测、资源普查管理等等功能。为北京城市现代化管理、生态管理、资源管理、电子政务、领导决策提供有力支持；进而为实现北京市可持续快速发展及“数字北京” 这一首都信息化的战略口号和目标，合理配置和利用现有设施和信息资源，提高城市整体化素质和现代化水平，为2008年北京实施“绿色奥运”、“科技奥运”，打下坚实的基础。 zgwww.com
北京GPS服务网从技术上来看有几个问题需要解决，包括参考站的数据如何组织；数据如何集中处理和管理；数据如何发布；数据如何有高的实时性等。运用先进的信息技术，可以有效地解决上述问题，使GPS服务网发挥其应有的功效，可以说现代通信、网络、数据库等信息技术打造了北京GPS服务网。
二、北京GPS服务网中的关键技术
1、数据传输基础设施使基准站近在咫尺
北京GPS服务网系统结构如图1所示。网中的连续运行参考站分布在北京全市域各地，如何将这些参考站采集的数据有效地组织并传送到位于市中心的数据中心，是建设该服务网首先要解决的问题。利用北京市数据通信运营商提供的公用广域数据网构建的虚拟专网（VPN），在公用广域数据网的覆盖范围能够延伸到各个站点的前提下（需要多个运营商共同支持），可以有效地解决数据传输问题。为满足系统低时延和数据流高稳定性要求，站点与中心需要建立永久虚链路；为了屏蔽掉运营商数据网的链路层协议，北京GPS服务网数据传输绑定在TCP/IP协议上，这样传输效率虽然略有降低，但是由于TCP/IP网络协议具有最广的普适性，基于此协议上的系统便于配置、管理和开发。
通常参考站配置高精度双频GPS接收机，这样的接收机可以将观测数据存储到接收机内部闪存上或者通过RS-232串口实时输出。接收机的串口与TCP/IP协议转换器连接，透过VPN，系统中心可以透明地访问接收机串口，类似地，所有基准站设备及其接口都可以“IP”化，基准站相对于中心而言，近在咫尺。 zgwww.com

图1 北京GPS服务网系统结构
2、数据库技术使数据组织更加灵活有序
为了后处理精密解算，需要存储并发布参考站采集的原始观测数据。一般参考站采集的原始数据包括卫星原始观测数据、导航数据以及气象数据，按照时序组织成标准格式的文件（Rinex）。这种以文件为基础的数据管理和存储方式，适合于规模较小、实时性要求较低、提供服务内容较少的GPS连续运行参考站网。北京GPS服务网最终在北京建设28个连续运行参考站，每天产生数据约600MB，为北京市政府机关和社会其他用户的各类应用提供及时便捷的空间信息服务。如何科学、有效地存储、管理观测数据，使北京市全球卫星定位综合应用服务系统真正成为北京市的综合空间信息服务平台，是需要认真解决的关键课题之一。而要做到这样规模系统的海量数据常年累月地归档保存，并方便地按需随机抽取，客观上需要一种不同于以文件存储为基础的保存方式。在此背景下，我们运用关系数据库来动态管理GPS连续运行参考站网采集的各类数据，在中心配置高可靠的数据库服务器，基准站配置数据库访问客户，通过传输代理机制，实时向中心数据库插入观测数据记录。参见图2。 zgwwW

图2 原始数据存储与发布系统结构
这种方式，以 IP网络为传输基础，具有自动采集和存储数据的特点，并且实时性好，数据管理简便，数据组织灵活，不仅可以完成海量数据的长期存储，而且便于向各种应用提供高质量的数据服务。
3、WEB技术使原始数据发布更加方便
GPS网观测的原始数据汇集到系统中心后，需要实时发布，供授权用户进行后处理，最优可以得到毫米级定位结果。原始数据发布多采用FTP（TCP/IP工具，文件传输协议）方式，数据按照一定采样率，以天为单位，以站点及年积日为文件名打包成标准格式文件，供用户FTP下载，这种下载方式是被动的，对用户而言没有交互性，数据包内容、采样率固定。
WEB服务是一个崭新的分布式计算、应用模式，电子商务的发展使WEB服务思想随着Internet的普及而逐渐深入人心。信息在WEB服务器端存储与处理，在用户浏览器中表现，用户浏览器与WEB服务器之间以HTTP（超文本传输协议）表达服务与服务请求，信息及文本可以在浏览器与WEB服务器间相互传送。
用户下载北京GPS服务网观测数据仅需要浏览器和服务系统的Intranet URL（Uniform Resource Locator）地址，连接到WEB服务器后，WEB返回给用户一个HTML页面，允许用户选择参考站站名，数据采样率和观测时段，并把这些信息提交给WEB服务器，通知WEB服务器激活WEB应用从数据库中提出相关信息，并返回用户需要数据文件的URL地址，供用户下载。图3示意了这种通用、友好、交互的GPS观测数据发布方式。

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4、无线蜂窝网使差分数据发布更加可用
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