基于CORS的野外数据采集系统的研究

时间：2024-05-17

王艳艳高彦涛

（河南省地质测绘总院，河南郑州 450006）

1 概述

近年来，随着经济和社会的发展，对矿产资源开发和环境治理保护的需求越来越多，地质工作地位越来越重要。现有的矿产资源已逐渐不能满足经济和社会发展需要，迫切需要发现新的矿床，同时开发各种新能源，地质工作急需加强。经济的飞速发展对地质工作提出了更高的要求，其中尤为重要的是对野外地质数据采集的精度和效率的要求越来越高。因此，研究开发新的地质工作手段，提高工作效率与质量，成为加快地质工作发展的重要因素。

2 研究现状及目的

传统的野外地质信息采集主要通过野外记录本手写记录，随着新技术、新装备的发展革新，野外地质信息采集开始使用GPS进行定位，但属性信息采集手工记录的状况仍没有很大改变，后期内业数据处理工作量大，不能很好地满足新时期地质工作发展需要。目前大部分地质成果的表达已经信息化，但野外地质数据和信息基本上处于分散的、非动态的管理现状，因此实现野外地质数据的数字化采集意义重大。

在实际工作中，已经出现了将PDA应用到工作流程中，以数字化输入取代一部分手写内容，取得了一些成效。如野外科考、自然保护区巡查、区域地质调查、地质灾害调查等领域都开始使用PDA辅助野外数据采集。采用PDA进行数据采集，减轻了野外工作强度，提高了工作效率，简化了外业到内业的数据整理步骤，有力促进了地质信息化发展，具有重大的现实意义。

使用PDA进行野外数据采集存在诸多优点，但同时也存在一些不足：一是定位精度不高，普通手持和内置GPS定位精度只能粗略定位，不能满足目前地质信息采集的精度要求；二是目前存在的一些野外数据采集方案只涉及所在的行业，使用面较窄，不利于在其他行业推广使用。目前河南省地质信息连续采集运行系统（HNGICS）已经验收并且投入正常运行，地质信息采集平台是由45个基准站组成的CORS系统，平均基线长70KM，能够提供覆盖整个河南省高精度、连续的空间位置信息。使用HNGICS提供的CORS数据，可以很好地满足野外数据采集的精度速度要求。HNGICS-CORS系统目前已在地质、测绘、规划、气象、环境等行业得到广泛应用，基于HNGICS-CORS构建一个集CORS、GIS、PDA和移动通信为一体的通用数据采集解决方案，在各行业推广使用，可以大大提高各行业数据采集水平，推动经济和社会发展。

3 系统技术路线及实现功能

地质工作野外数据采集，是一项复杂而且繁琐的工作，数据类型多、格式杂乱，传统手工采集速度慢、易出错。将多源信息和数据转换成易于计算机处理、分析和显示的形式，对于提高野外工作的速度以及对资料的综合处理和分析很有意义。该系统集GPS/Glonass技术、GIS技术、RS技术、移动通讯技术、数据库技术、互联网技术、数码技术等于一体，系统设计采用“平台化”思想以及“集中管理，分布应用”的策略，集成应用现有的成熟技术和产品，充分运用信息化的技术手段实现地质填图、地质测量、地质勘探及地质灾害调查等野外地质工作全过程的精准化、数字化、网络化、自动化、一体化和可视化。

3.1 数据结构设计

根据野外地质工作的需求，基于CORS的野外数据采集软件数据结构设计以下几种数据库：

图形数据库主要野外工作海量地图数据的组织和管理，创建维护地图库，主要包括地质图库、地理图库、矿产图库、专题图库、剖面图库等。

属性数据库是存储分析、统计、评价、查询更新等功能的核心工具，也是整个系统的重要组成部分，需要具备属性数据输入、数据库结构操作、属性数据内容操作、数据的逻辑运算、属性数据的检索、属性数据报表输出等功能。

模型分析库建立从简单的空间分析模型（叠加分析、趋势分析、多元统计、地质统计学）到复杂的数字高程模型、构造演化模型等。

影像数据库主要研究影像数据的输入、图像处理、图像配准、影像信息的提取及数据格式转换。

3.2 平台的选用

系统采用eSuperMap 6嵌入式地理信息系统开发平台。eSuperMap 6作为是一款高效、稳定的嵌入式地理信息系统开发平台，它采用了面向移动应用的嵌入式计算技术，支持在资源紧缺的移动设备上基于位置信息、网络通讯的复杂嵌入式应用系统集成。它源自SuperMap基础类库，又针对嵌入式设备和移动应用特点做大量研发工作，精益求精，为GIS在移动领域的应用集成提供了高可扩展的开发平台，可以方便、灵活地实现轻量桌面地图应用和专业的移动地理信息服务，也可以快速开发基于网络和位置服务的面向大众的地理信息应用系统。

3.3 核心功能设计

基于CORS的野外数据采集系统以HNGICS为依托，通过CDMA、GPRS等无线网络接收HNGICS发播的RTD伪距差分信号，实时获取分米级精度的空间信息，结合地质信息采集的要求，同时获取相关属性信息和照片等多媒体信息，并将信息以标准数据格式存储，实现地质外业工作的数字化，从而实现地质工作主流程的信息化。

3.2.1 地质图件的导入导出

由于外业采集的手簿存储量小、处理速度慢等缺陷，因此需要对现有的地质工作底图进行数据转换，实现 shp、mif、dxf、sdb 等常用的数据格式的导入和导出外业手簿，为外业工作提供实时底图。

3.2.2 接收HNGICS的RTD差分信号

HNGICS系统连续24小时运行，通过不同基准站观测卫星数据，通过整体建模解算，自动生成一个对应于流动站点位的虚拟参考站（包括基准站坐标和GPS观测值信息）并通过现有的数据通信网络和无线数据播发网，向各类需要测量和导航的用户以国际通用格式提供码相位/载波相位差分修正信息，以便实时解算出流动站的精确点位。网络化的虚拟参考站(VRS)卫星定位服务系统，为野外野外地质工作提供差分定位服务，使基于CORS的野外数据采集系统获得高精度的位置信息。

3.2.3 外业数据采集软件

外业采集软件能够进行后差分处理、SBAS差分、静态测量、CORS差分等实时或事后测量等不同作业方式的数据采集；根据不同的应用，灵活的自定义采集地物的属性信息，并可以自由地编辑地物的属性，进行增加、删除、修改等编辑操作，并具有方便、快捷的属性信息查询功能；可以导入外部编辑制作的线型库和符号库，丰富地物显示特性，并可以设置地物的线型和符号，最终实现GIS数据采集、属性管理、存储、编辑、查询等功能于一体的应用软件。