基于CORS的地質(zhì)資料整合解決方法探討

王彥良 劉艷華

（河南省地質(zhì)測(cè)繪總院，河南 鄭州 450006）

隨著GPS技術(shù)應(yīng)用研究的不斷擴(kuò)展，CORS技術(shù)作為GPS發(fā)展的一個(gè)方向已經(jīng)成熟起來(lái)，并且在不同的領(lǐng)域發(fā)揮了巨大的作用。目前隨著世界范圍內(nèi)各類礦產(chǎn)資源爭(zhēng)奪的日益加劇，地質(zhì)工作的重要性正在得到國(guó)家和社會(huì)的廣泛肯定。本文探討的就是在地質(zhì)資料整合過(guò)程中出現(xiàn)的一些問題的解決途徑。

1 地質(zhì)資料現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

地質(zhì)資料是國(guó)家和社會(huì)投資地質(zhì)工作所形成的重要成果，是廣大地質(zhì)工作者辛勤勞動(dòng)和智慧的結(jié)晶。開發(fā)利用好地質(zhì)資料對(duì)服務(wù)國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，推進(jìn)地質(zhì)找礦實(shí)現(xiàn)重大突破，推動(dòng)地學(xué)進(jìn)步，減少重復(fù)投資等都具有重要的意義。目前，統(tǒng)一匯交給國(guó)家的地質(zhì)資料已經(jīng)達(dá)到34萬(wàn)種，還有大量的原始地質(zhì)資料和實(shí)物地質(zhì)資料，這是一座巨大的寶庫(kù)。但是由于歷史、區(qū)域和地質(zhì)工作方法演變等原因，地質(zhì)資料的來(lái)源相當(dāng)廣泛，種類也是多種多樣，這對(duì)地質(zhì)資料的整合、挖掘和共享應(yīng)用帶來(lái)了很大的困難。其中一個(gè)問題就是地質(zhì)資料在不同大地坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換問題。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)于上世紀(jì)50年代和80年代分別建立了1954年北京坐標(biāo)系和1980西安坐標(biāo)系。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，為滿足新的需求，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，根據(jù)《中華人民共和國(guó)測(cè)繪法》，我國(guó)自2008年7月1日起啟用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。以不同坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的地質(zhì)資料在整合時(shí)存在一定得差異性，范圍越廣，這個(gè)差別也就越大，如何最大可能的減小這種差異性，將全國(guó)范圍內(nèi)的海量地質(zhì)資料有效的統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)上來(lái)，是達(dá)到地質(zhì)資料整合的一個(gè)基礎(chǔ)性工作。CORS系統(tǒng)的產(chǎn)生為這項(xiàng)工作提供了技術(shù)支持。

2 CORS的概念

連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（Continuous Operational Reference System，簡(jiǎn)稱CORS系統(tǒng)）是現(xiàn)代GPS的發(fā)展熱點(diǎn)之一。CORS系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)化概念引入到了大地測(cè)量應(yīng)用中，該系統(tǒng)的建立不僅為測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)深刻的變革，而且也將為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)社會(huì)中的空間信息服務(wù)帶來(lái)新的思維和模式。

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)可以定義為一個(gè)或若干個(gè)固定的、連續(xù)運(yùn)行的GPS參考站，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)(LAN／WAN)技術(shù)組成的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)地向不同類型、不同需求、不同層次的用戶自動(dòng)地提供經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的不同類型的GPS觀測(cè)值(載波相位，偽距)，各種改正數(shù)、狀態(tài)信息，以及其他有關(guān)GPS服務(wù)項(xiàng)目的系統(tǒng)。CORS技術(shù)在算法上一般分成VRS、FTK、主輔站技術(shù)幾種。

3 方法探討

3.1 地質(zhì)數(shù)據(jù)整合入庫(kù)流程（圖1）

圖1 地質(zhì)數(shù)據(jù)整合入庫(kù)流程

3.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)目標(biāo)(圖2)

圖2

3.3 地質(zhì)資料的整合與入庫(kù)

根據(jù)圖文地質(zhì)資料掃描數(shù)字化規(guī)范（數(shù)字國(guó)土工程工作標(biāo)準(zhǔn)SZ1999001 2000），對(duì)各單位圖文地質(zhì)資料進(jìn)行光柵化，并依據(jù)河南省地質(zhì)資料編目分類體系進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)；對(duì)重要地區(qū)1：10000地質(zhì)圖等進(jìn)行矢量化；對(duì)其他地質(zhì)圖件及鉆孔圖、槽探圖、坑探圖等進(jìn)行位置范圍矢量化；采用ORACLE10g技術(shù)，建立地質(zhì)資料數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)光柵化數(shù)據(jù)與矢量化數(shù)據(jù)分別進(jìn)行入庫(kù)。建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)模式，即各地勘單位分別建立局地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，中心建立數(shù)據(jù)庫(kù)映像庫(kù)，提供各局地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的映像，物理上分布，邏輯上統(tǒng)一管理鄭州所有地質(zhì)資料；利用CORS系統(tǒng)，建立地質(zhì)資料不同區(qū)域內(nèi)BEIJING54、XIAN80、WGS84、CGCS2000、地方坐標(biāo)系等幾種坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換規(guī)則，將不同區(qū)域坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換的矩陣入庫(kù)，為地質(zhì)圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換提供基礎(chǔ)。

3.4 轉(zhuǎn)換模型介紹

國(guó)內(nèi)外坐標(biāo)變換的模型己經(jīng)很成熟伯納起來(lái)主要有：布爾茨·沃爾夫模型、莫洛登斯基·巴代卡斯模型和范士模型。這些模型雖然表示形式略有差別，但從坐標(biāo)變換的最終結(jié)果而言，它們是等價(jià)的。這類模型共有七個(gè)變換參數(shù)，即三個(gè)平移參數(shù)，三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)和一個(gè)尺度參數(shù)。通常采用建立兩個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的公共點(diǎn)之間的函數(shù)方程，通過(guò)最小二乘原理求解出轉(zhuǎn)換參數(shù)。

兩個(gè)空間大地直角坐標(biāo)系間的坐標(biāo)原點(diǎn)不一致，存在坐標(biāo)軸的平移，稱之為三個(gè)平移參數(shù)（ΔxΔyΔz），同時(shí)還存在坐標(biāo)軸間的不平行，即存在三個(gè)旋轉(zhuǎn)角，稱之為三個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)（Ωx,Ωy,Ωz），又兩個(gè)坐標(biāo)系尺度不盡一致，從而還有一個(gè)尺度變化參數(shù)（k），布爾莎換算公式共有以上七個(gè)參數(shù)。

所謂的三參數(shù)法，就是當(dāng)所在的區(qū)域比較小的時(shí)候，反轉(zhuǎn)角的值很小，尺度變化也很小，在此情況下可以忽略旋轉(zhuǎn)角的影響和尺度因子的影響，坐標(biāo)系之間的變化就被簡(jiǎn)化為兩個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)之間的平移（Δx,Δy,Δz）。

通過(guò)以上幾個(gè)模型，再結(jié)合CORS系統(tǒng)高精度、連續(xù)性的測(cè)量特點(diǎn)，可以取得更加精細(xì)、準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換參數(shù)，并及時(shí)對(duì)誤差較大的區(qū)域進(jìn)行改正，為地質(zhì)資料的順利整合提供一個(gè)途徑，也將為地質(zhì)資料管理系統(tǒng)提供基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺(tái)。

3.5 地質(zhì)資料管理服務(wù)系統(tǒng)成果簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)的建設(shè)主要是實(shí)現(xiàn)國(guó)土地質(zhì)資料的入庫(kù)、分類、查詢、增刪及權(quán)限管理；建立地質(zhì)資料網(wǎng)絡(luò)查詢系統(tǒng)，建立不同級(jí)別的查詢權(quán)限體系，建立分類檢索、名稱檢索、空間范圍檢索、聯(lián)合檢索等綜合查詢體系。

系統(tǒng)管理員通過(guò)域名服務(wù)器，對(duì)各工作站進(jìn)行管理和授權(quán)，用戶按需求在其權(quán)限范圍內(nèi)查詢、借閱、使用地質(zhì)資料數(shù)據(jù)信息。系統(tǒng)管理員能夠增加、刪除和修改全部用戶的信息，查閱全部的目錄庫(kù)和圖文資料信息，但是不能辦理借閱手續(xù)；借閱管理員可以辦理借閱手續(xù)，查閱全部的目錄庫(kù)和圖文資料信息，并且可以使用系統(tǒng)提供的統(tǒng)計(jì)信息等絕大多數(shù)功能，允許查閱但不能刪除和修改已注銷的閱者信息；閱者可以檢索全部目錄庫(kù)信息，但只能查閱管理員對(duì)其授權(quán)的部分圖文資料內(nèi)容。

以此為基礎(chǔ)建立地質(zhì)資料共享服務(wù)平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：（1）基于CORS地質(zhì)信息數(shù)據(jù)基準(zhǔn)整合研究，能夠提高地質(zhì)空間信息的管理水平；促進(jìn)地質(zhì)空間資料的統(tǒng)一性、規(guī)范化，提高共享水平；為地質(zhì)資料提供高精度坐標(biāo)基準(zhǔn)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換方法，推進(jìn)地質(zhì)空間信息共享進(jìn)程。（2）基于SOA技術(shù)，為數(shù)據(jù)用戶提供服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)所有權(quán)與使用權(quán)分離，既保證數(shù)據(jù)的保密性，又充分發(fā)揮數(shù)據(jù)的作用，為社會(huì)提供服務(wù)。（3）利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供在線服務(wù)，為數(shù)據(jù)用戶提供方便的網(wǎng)上應(yīng)用數(shù)據(jù)框架。

4 結(jié)語(yǔ)

基于CORS的地質(zhì)資料坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模型，為地質(zhì)資料的應(yīng)用、整合和深度挖掘提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、便捷的途徑。相信隨著整合工作的逐步深入，這些珍貴的地質(zhì)資料將為新階段地質(zhì)工作的開展奠定一個(gè)更好的基礎(chǔ)，也將為地質(zhì)找礦成果的大發(fā)現(xiàn)提供更好的助力。

[1]黃俊華，陳文森.連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)(CORS)建設(shè)與應(yīng)用，出版社:科學(xué)出版社.

[2]黃丁發(fā).GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與方法.北京：科學(xué)出版社，2009.