二、国家测绘局GPS服务体系的建设
国家测绘局是最早引进GPS定位技术,并十分重视将该技术推向实用的部门,在GPS应用的诸多领域与环节上具有丰富的技术储备与理论水平,在注重GPS应用的同时也十分注重空间定位基础设施建设,向国际发展方向看齐。在“八五”期间完成了国家高精度GPS空间定位网的布测(818点),国家精密水准网的复测(13万公里),“九五”期间完成了国家GPS跟踪站网与数据处理中心建设,中国地壳观测网建设,国家大地水准面精化,国家垂直形变分析,GPS广域差分工程性试验,GPS卫星精确定轨,国家2000年重力基本网建设,有目标、有步骤地完善国家框架基础设施体系的建设。这些是空间技术发展,实现精确的空间对地观测系统(GPS+RS)最为基础的工作。由此将逐步构建和完善国家测绘局GPS服务体系的建设。
1、GPS跟踪站网建设
在国家测绘局GPS服务体系空间定位基础设施中,目前已建立了8个GPS跟踪站,其中4个纳入了国际IGS观测站,同时有5个跟踪站参加中国地壳运动观测网络基准网的观测。国家测绘局GPS跟踪站分布在北京海口哈尔滨乌鲁木齐西安西宁拉萨武汉。下图给出我国GPS连续运行站的分布情况。
通过学习美国、德国GPS跟踪站建设的经验,并结合我国的实际情况,拟定了一套建立我国自己的GPS跟踪站建设思路。同时考虑到经济状况原因,提出了我国GPS跟踪站的基本构成框架:
GPS接收机及抗干扰天线
自动气象采集器
通讯设备(调制解调器、VSAT卫星)
计算机控制设备
太阳能电池系统
跟踪站控制、管理软件
2、GPS数据处理分析中心
在北京国家基础地理信息中心建立了GPS数据处理分析中心,负责协调、管理和维护连续运行的GPS跟踪站,采集跟踪站数据信息,并对采集的数据信息按照标准进行处理,将符合标准的成果在网上公布,满足精密定位用户、不同用户的需求。同时通过数据处理侦测GPS卫星与跟踪站形成的框架体系的基准变化,从而维护数据框架的不断更新。维护和建立国家的动态地心参考框架,进行GPS数据处理分析、快速预报轨道、GPS数据产品发布、定期公告各站运行状况等。
GPS数据处理分析中心作为GPS服务体系的枢纽,具有较高的数据处理和分析能力。目前数据中心采用瑞士BERNESE和美国GAMIT软件作为基本的GPS数据处理软件。这两种软件在国际的知名度很高,而且经过多年的开发与改进,已经形成了具有自身特点的软件包,加之我国的测绘工作者很早就对这两种软件进行了培训与研究,对于软件的掌握程度非常高,因此选择这两种软件非常适合在我国的应用。
国家测绘局于1999年颁布了GPS跟踪站网管理技术规定(试运行),GPS跟踪站管理已经进入规范化、自动化、数据的下载与上传都能够在目前的数据通讯链路中得到很好的支持,因此在统一的时间内可以得到各个跟踪站传送到数据中心的数据。数据中心通过自身编制的数据检查软件(主程序基于国际IGS组织提供的数据检查软件)对GPS原始的观测数据进行检查。检查内容包括:数据观测的时间、数据可使用率统计、电离层对于数据采集的影响、多路径效应的影响等。
数据中心在UNIX工作站上编制了自动化数据处理程序,实现了数据的预处理、方案解算功能。出于对数据结果的时间要求,数据处理采用了IGS组织的预报精密星历,精度较IGS最终星历稍差,但是对于结果的影响并不明显,这样做的好处在于可及时计算出上一天的观测数据,对于将来做我国快速精密轨道的确定工作提供时间上保障。基本上参照国际上数据处理的思路,主要模块是数据预处理、电离层模型的确定、对流层模型参数估计、精密定位及定轨等。我们参考了欧洲定轨中心及瑞士伯尔尼大学天文学院对于GPS精密定位和定轨的数据处理理念以及国际上流行的数据处理方法,建立一套简便、易使用的数据自动处理程序,对于每天国家测绘局8个跟踪站的数据,所需的定位时间大约在1-2小时,定轨时间5-7小时(这与所使用的计算机的情况有关)。
3、数据通信链路
目前国家测绘局GPS服务体系建设中,已具有的数据通信手段有:
Internet
利用国家基础地理信息中心专线网,各跟踪站上传GPS数据和气象数据到北京GPS数据处理中心服务器上。
Telephone
各跟踪站安装电话,实现了数据点对点传输方式。GPS数据处理中心可远程访问和监控跟踪站。
VSAT
目前乌鲁木齐、拉萨、武汉、西宁和北京房山跟踪站安装了卫星通信设备(VSAT),实现卫星通信数据传输。
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