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河南:基准服务让空间定位更快更精准

2020-07-28 14:16:14    来源: 中国自然资源报    作者:王敏

北斗卫星导航离不开地面的基准服务。卫星信号受设备、电离层等干扰时会产生误差,难以满足高精度位置服务需求,需要地面的基准服务系统与之“呼应”——接收北斗等导航卫星发射的初始信号,传输至数据综合处理中心,处理后产生修正信号,通过互联网向用户实时播发差分信息。

河南省卫星导航定位基准服务系统(以下简称“河南基准服务系统”),是目前我国完全自主可控、整体水平达到国际先进水平的省级北斗地面基站增强系统。该系统自2018年底启用以来,向全省用户提供了实时、高效、精准的导航定位服务,满足了专业应用领域和社会公众不同的导航与位置服务需求。

改变传统测绘作业模式

5月7日9时左右,在郑州航空港区会展物流片区的一块空旷地段,两个小伙子架设好仪器,握着记录本,在认真观测数据。

这是方宇勘测有限公司的技术人员刘永坤、朱晓昌在为安博郑州空港国际物流中心项目开展控制点测量。

选定待测点、埋石、打开GPS-RTK、登录河南基准服务系统、选用控制点测量模式,二三分钟就获取了控制点的高精度平面坐标和高程。如此反复测量3次,取平均值为该点测量结果,记录好数据后赶往下一待测点。1个多小时后,两人圆满完成了这块300亩仓储用地的控制点测量工作。

“测量效率的提高,得益于我省基准服务系统的应用。”刘永坤说,以往测量控制点,需寻找已知点架设基准站,设置流动站测量参数,由基准站向流动站发送差分修正信号,再到另一已知点进行测量校正,校正后方可进行控制点埋石、观测、记录等工作,最少要投入2台设备、三四个人,耗费4小时才能完成这块仓储用地的控制点测量。

据了解,2018年底,河南省建成了由247个站点组成的卫星导航定位基准站网,建立了1个省级数据中心、28个市级分中心运行架构和数据处理分发服务体系,实现了基准站分级、分类、分层次管理,最终组成了河南省卫星导航定位基准服务系统,形成了全省新一代时空基准服务体系。

遍布全省的247个基准站,按照平均30公里的间距进行规划选址,即每个县都有1个~2个地面基准站,规避了建筑物形变的影响,确保了全省信号服务无死角,具备了实时、无缝、快速、高精度定位的能力,可面向不同用户提供开放的实时动态亚米级、厘米级和静态毫米级服务,实现位置信息处理和播发,以后还将支持百万级用户规模和高并发数据处理。

“河南基准服务系统完全自主可控、安全性高。无论是GNSS(全球导航卫星系统)接收装备,还是系统数据解算软件、服务发布平台,全都是国产的。打破了以往基准站以GPS信号为主、软硬件设备依赖进口的局面。”河南省测绘工程院副院长张留民介绍。

多领域开展示范应用

事实上,河南基准服务系统改变的不只是传统繁重的测绘作业模式,还可以为防灾减灾、自然资源监测、无人驾驶等领域注入全新的发展动能。

河南省林州市目前共有地质灾害隐患点149个。2019年,河南省测绘地理信息局选取林州市衡水镇吴家井村为项目示范点,建设了基于北斗的地质灾害监测预警综合管理平台。吴家井村位于衡水镇东北15公里处。村庄东侧山体结构松散,成分为砂石与泥土的混合物,滑坡体已形成,受雨水冲刷极易诱发滑坡,是林州市新增地质灾害隐患点之一。

一个太阳能电池板、一个小控制箱,吴家井村隐患点布设的监测设备看似简单,却是集GNSS位移监测设备、自动雨量监测系统等前端设备为一体的地灾自动化监测系统,由河南测绘地理信息局联合武汉大学研发而成。

“哪怕在无常规通信网络条件下,监测点的任何细小变化,都能通过北斗数据传输终端以三维坐标数据实时传输到远程数据中心。”据河南省测绘工程院CORS管理中心主任朱洪江介绍,综合管理平台会自动处理、分析与计算监测数据,给出实时的地质灾害预警结果。

基于北斗的新县矿山安全生产三维监管系统,是河南省测绘地理信息局利用北斗导航实时定位技术研发的另一典型示范应用。

“通过在矿车上安装位置服务CORS车载硬件终端,实时接收北斗卫星导航信号,系统对监测到的矿车经纬度、时间、方向、速度等信息进行解算,获取矿车的实时位置轨迹、行驶状态、报警信息等,并对车辆总数、在线车辆、离线车辆等车辆运行状况进行分析,进而实现多车监控、车辆统一调度管理等功能。”朱洪江介绍。

此外,河南省测绘地理信息局还联合郑州宇通集团有限公司,开展了汽车无人驾驶等基于北斗高精度导航定位的示范应用;利用河南基准服务系统,精准定位每个扶贫村、贫困户的位置,迅速掌握贫困户情况;精准定位污染源,结合遥感影像,及时发现垃圾、黑臭水体和污水口的位置;准确定位山水林田湖草需要监测的重点领域,通过对比分析,监测自然生态环境的变化……

增强用户获得感

7×24小时保持电话畅通,一上班就打开基准服务系统,查看站点故障及原因,列成表格发给各地基准站维护人员,成为CORS管理中心运维人员周哲和张凯莉每天的“标配”。

“账号如何登录、坐标系怎么设置……”每次手机一响,运维人员祁礼刚的脑海里就条件反射地罗列出“常见问题解答”,他主要负责系统的用户注册、账户发放、技术服务等工作,每天随时随地为微信群、QQ群里的用户答疑解惑。

“系统实行用户注册审核制度,用户需向当地分中心申请,当地审核后上传至省中心进行审批。整个流程下来,最快也得一两天才能发放账户、开通服务。”朱洪江说,为减少审批环节,优化服务程序,技术人员专门对系统进行了完善升级,增加了网上审批模块,实现了用户申请、注册、审核一站式服务。

在资源共享方面,河南省测绘地理信息局与陕西、山东、安徽等相邻六省份达成站点共享协议,实现了与邻省边界区域的基准站数据共享,便于为河南及周边区域用户提供高精度、全天候的实时导航定位服务。

在基准站监管方面,河南省测绘地理信息局建设了运维管理机制,确定了各市分中心负责人和站点维护人员;为每一个基准站制作安装了“身份标牌”,明确管理责任单位和维护主体 ;要求维护人员定期对站点设备、环境、电力和网络进行巡查与维护,确保基准站向社会提供7×24小时不间断数据服务。

2019年,河南省测绘地理信息局联合武汉大学李建成院士团队,利用国家基准工程最新的GNSS A、B级网和一、二等水准网复测成果,结合河南省地形数据、重力资料,完成了全省厘米级似大地水准面精化工作,确定了全省域、高分辨率、高精度似大地水准面的格网数值模型,得出河南省2′×2′格网似大地水准面,精度达到±2.4厘米,并开发出具有实时向用户分发厘米级似大地水准面精化成果产品的综合服务平台,构建了河南省卫星导航定位基准服务三维框架体系。

“以往用户连接基准服务系统,获取的是大地高,用户必须进行参数转换才可获取实际需求的正常高。似大地水准面精化工作的完成,让用户直接获取正常高,无须再进行参数转换。目前这一工作仍在测试阶段,数据基本可满足正常精度需求。”朱洪江说。

据介绍,自正式启用至今,河南基准服务系统注册用户已达600家左右,发放账号3000余个,为企业提高生产效率50%以上,每日即时用户最多可达300余个,固定率保持在70%左右。

探索永不止步

新冠肺炎疫情期间,各类基于北斗的智能终端产品进入大众视野,也让测绘工作者开始思考如何拓展基准服务系统应用的深度与广度。

目前,基于河南基准服务系统的应用多集中在测绘领域。“今年,我们将主动对接各行各业需求,依托河南省时空地理信息院士工作站、北斗导航与位置服务河南省工程实验室等科研机构,联合推进基于北斗卫星导航体系的终端产品开发,促进北斗卫星导航与位置服务产业同相关行业的深度融合发展。”河南省测绘地理信息局副局长毛忠民说。

高精度的数据,需要与之相匹配的传输速度。近日,河南省自然资源厅与中国移动河南公司签署了5G+自然资源战略合作协议,将在北斗应用信息化领域加强合作。

按照河南省自然资源厅相关要求,河南省测绘地理信息局也将积极探索“5G+北斗”新技术与测绘成果融合应用的“5G+智慧交通”“5G+智慧旅游”等位置服务项目,提升民生领域服务水平,依托“精准定位”,利用移动大数据为城市管理、规划、商业应用提供更精确的决策支撑。

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关键词: 空间规划
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