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国家测绘局GPS服务体系建设与应用
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内容提示：空间技术中，卫星导航定位技术目前已基本取代了无线电导航、天文测量、传统大地测量技术而成为人类活动中普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面对这一领域产生了革命性的影响。
空间技术中，卫星导航定位技术目前已基本取代了无线电导航、天文测量、传统大地测量技术而成为人类活动中普遍采用的导航定位技术，并在精度、实时性、全天候等方面对这一领域产生了革命性的影响。（参考《建筑中文网》）
由于GPS的全球性、全天候、高精度、实时等性能，已广泛应用于各个方面。目前的需求更向多学科技术融合、提高GPS使用可靠性、经济性、快速、高精度方向发展，充分使用GPS技术仍是国家和广大用户的迫切要求。目前以至近几年广大用户的需求主要体现在以下几个方面：
1、GPS技术与其他信息源相集成应用在智能交通系统、港口码头信息调度管理系统，以及困难特殊行业的调度系统等方面，如GPS技术与GIS技术、汔车电子技术等结合形成的车辆自主导航系统、集装箱管理系统、仓储数据库管理系统、危险品运输仓储管理系统等。
2、GPS技术应用与卫星通信也有着密切关系，特别是GPS差分及完备性服务信息通过数字广播卫星，可传送到各地移动用户，包括荒漠地区的广大用户是提高使用效益和可靠性的必要措施，也是特殊用户监控、救生的良好方式。
3、GPS技术的高时空分辨率的数据在测绘、地震监测、大气物理探测、地球引力场探测、工程监测等方面有发展的前景。
4、对于实时用户来说，迫切需要解决使用GPS技术时的完备性问题。
5、对于测量用户迫切需要解决统一的基准，将空间定位参考系统一致性或方便、合理转换问题。
一、GPS服务体系建设内容
面对GPS如此广泛的应用，为了使广大用户能够长期、安全、经济、有效地利用GPS资源，规范GPS的应用和开发，需要系统地建立GPS多功能综合服务体系。由此构建的系统直接服务于各行各业的用户，满足他们多领域、多用途、多机型的毫米级、厘米级、分米级乃至米级、十米级、数十米级的实时、准实时、快速、事后、动态或静态的需要。用户范围将不断扩大：
地球动力学、大地测量、工程测量、地球物理资源勘探、气象学、空间物理学；
城市测绘管理、国土管理、城市规划、地籍管理；
GIS、RS、航空摄影、智能化交通、机器人、车辆自主导航、船舶导航、航空导航、航天测控、星载导航；
紧急救护、安全保障、监控报警；
情报监测、大坝监测、精细农业、农业飞防、林业资源监测、环境监测、防灾减灾；
精确授时、电力系统定时同步、个人通信、个人计算机、照相机、手表、旅游等等等。
GPS多功能综合服务体系的建设主要包括三方面内容：
1、建立GPS连续运行基准站
“九五”期间，国家测绘局、中科院、交通部、中国地震局和总参测绘局等部门已经建立了分布全国的30多个GPS连续跟踪站，在管理上、技术上已经积累了丰富的经验，但也存在设备老化、管理技术规范标准不同一、部门分割等问题。
GPS连续运行基准站建设应该着眼于满足未来5～10年的科研、生产和技术发展的要求。数据成果共享，并且具有统一技术标准，采用多种数据通信链路；基准站网要基本覆盖全国，分布密度可略有不同，涵盖我国各主要大中城市并兼顾地壳块体，既供科学研究需要，又能满足经济发达地区的优先使用，从而形成满足多部门、多领域、多用途的高精度、全天候、实时、稳定运行的GPS多功能服务体系的基础框架设施。
2、建立GPS数据处理分析中心
GPS数据处理分析中心主要接收各基准站的观测数据，进行数据存储和处理，获得满足不同用户需要的数据信息和成果。GPS数据处理分析中心主要负责系统维护软件的研究与更新，系统数据库管理软件研制与更新，系统服务软件的研究、更新与推广，系统运作模式的更新、升级研究与实用化，应用软件开发和数据结果分析，提供数据信息和导航定位服务，并参与全球的地学等领域的国际合作。GPS数据处理分析中心必须建立相应技术标准、数据交换标准、服务标准等，具有推动和促进区域性的用户对精密定位、快速和实时定位导航的要求，及时满足国土测绘、城市规划建设、环境监测、防灾减灾、陆空交通监控等现代信息化管理的需要。同时根据需要，处理和分析全国的基准站数据，完成特定业务（如地震监测预报、电离层监测预报、灾害性气候预报等）。
3、建立通信链路系统
通信链路系统是基准站、GPS数据处理分析中心以及用户的联系纽带。包括GPS基准站到GPS数据处理分析中心的观测数据传输，实现数据实时监控处理、GPS差分修正信息实时广播、GPS数据INTERNET网络发布及应用效果反馈等。通信链路系统是GPS产业服务基础设施的重要组成部分，在发展规划中，通信链路所采用的技术是一个重要因素。
在基准站←→数据处理分析中心，数据处理分析中心→用户信息服务中心的工作链路应采用可靠、带宽、经济的专用通信方式，主要有：INTERNET、DDN专线、VSAT、PSTN、微波等。
在用户信息服务中心→导航定位、RTK用户的服务链路，应考虑方便、低廉、大容量的多类型通信链路。主要有：RDS广播、数字卫星直播、UHF/VHF、INTERNET、GSM、CDMA等。
GPS数据处理分析中心及其提供的数据信息及服务，将构成整个GPS服务体系的中枢，为广大用户输送多种服务信息：
建立和维持全国统一的、高精度的空间坐标动态参考框架，并与国际地球坐标系参考框架（ITRF）相联结
中国大地水准面模型及参数，国家坐标系统转换参数等
全国区域GPS卫星精密星历
GPS卫星与跟踪站（接收机）钟差信息。
提供电离层信息。
为国家广域差分GPS系统提供数据信息服务
基准站坐标与位移速率。
维护时间的精确性
数据库系统
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。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200803/9330.htm
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