CORS系统实时地方坐标测量的保密模式研究

张黎，蒲德祥，夏定辉，高翔，周玉清

(重庆市地理信息中心，重庆 401120)

CORS系统实时地方坐标测量的保密模式研究

张黎∗，蒲德祥，夏定辉，高翔，周玉清

(重庆市地理信息中心，重庆 401120)

以重庆GPS综合服务系统(CQGISS)为例，在综合分析几种参数保密技术基础上，探寻城市CORS系统在参数保密情况下提供地方坐标系成果的新模式。

CORS；VRS；保密

1 引 言

近年来，全国大部分城市陆续建立了连续运行卫星定位服务系统(简称CORS系统)，城市CORS系统通过已建永久性基准站GPS网络，向社会用户在测绘、导航、气象、救灾等领域提供高精度、时间、空间基准服务。城市CORS系统在广泛应用时存在急需解决的技术问题，体现在:目前的CORS系统仅直接提供实时WGS－84坐标定位服务，未能满足用户在实际工程中实时获取地方坐标需求，其原因表现在:①有的CORS系统建立后，没有计算WGS－84与地方坐标系之间的参数，无法提供实时坐标；②有的CORS系统建立后，计算了WGS－84与地方坐标系之间的参数，考虑实际应用需求与国家关于基础测绘成果保密要求相矛盾，CORS管理部门不能直接向用户提供这些参数，导致无法实时获取地方坐标。为了推广GPS实时测量的应用，本文针对第二种情况对地方坐标测量的保密模式进行分析研究，以重庆市GPS综合服务系统为例探讨在保证城市CORS系统坐标转换参数的安全、防止参数泄密前提下，推动CORS系统广泛应用所需要解决的关键技术和方法。

2 城市CORS系统实时地方坐标测量参数保密模式

CORS系统实时地方坐标测量现状，CORS系统所提供实时定位服务的基准为WGS－84坐标系，而用户尤其是测绘用户根据工程需要，要求快速获取在地方坐标系或1954北京坐标系、1980西安坐标系下的成果。目前普遍采用先在测区内找3个及以上高等级控制点并测量使用点校正方法求取相应的转换参数，再将实时测量点的WGS－84坐标转换为地方坐标。客观上由于近年来许多城市由于城镇化或大面积开发等因素导致原来控制点严重破坏，控制点实地寻找困难，不容易获取相关参数。现在大部分CORS建设管理单位在系统建设后通过联测计算了一套在覆盖范围内的高精度坐标系间的转换参数，由于保密需要，无法向其他单位直接提供使用。因此，研究一种既能保证坐标参数安全，又能实现地方坐标基准下的网络RTK实时测量系统应用模式十分必要且有用。经分析调查研究，可行模式主要有:①事后数据处理模式；②基于用户端的参数保密模式；③基于服务器端的参数加密及播发模式。

2.1 事后数据处理

CORS系统提供的地方坐标测量主要采用事后数据处理模式，其基本原理:首先用户利用CORS系统的网络RTK服务外业实时获取测量点的WGS－84坐标，在内业下载观测数据、整理后，按固定格式提供到CORS系统管理单位按照相关管理流程(如图1所示)进行数据转换处理，其次管理单位按照质量验收规定及质量控制流程将转换成果提交给用户单位。该处理模式可细分为两种，一种是全人工转换，优点在于可对用户提供数据的质量分析判断，参数保密好，但存在人为因素，可能造成一些错误，转换效率不高，同时不便于用户信息管理与查询；另一种是基于互联网Web网页的坐标转换，在保证参数安全的前提下，以动态连接库形式将坐标转换功能发布在网页上，授权用户登录Web网页按要求提交数据，系统自动转换数据并将转换后成果播发到用户指定邮箱，优点在于保证用户可在线实时获取地方坐标，方便用户的管理与信息的统计，不足在于系统很难自动识别用户所提交数据的非标准格式。

事后数据处理模式在一定程度上解决了在参数保密的前提下用户得到当地坐标的需求，但其缺点在于无法实时提供当地坐标，影响作业效率。

图1 管理流程

2.2 基于用户端的参数保密模式

为推动网络RTK的地方坐标实时测量，国产GPS设备供应商为此进行参数保密应用开发，对参数加密处理，控制人员作业范围、时间等。其加密主要过程为:

(1)在室内将参数导入到参数加密软件中；

(2)软件按相关加密算法对参数加密存储为特殊格式；

(3)接收机端安装与加密软件相匹配的解密软件对参数解密；

(4)在参数解密后软件将观测数据成果直接转换到地方坐标。

以南方RTK数据处理软件为例，作业前先将参数文件输入到加密软件中，再将参数以加密文件格式(ER)输出到手簿指定位置后，如图2所示，作业过程中手簿调用解密文件的参数直接获取相应坐标系坐标。

图2 加密文件生成

目前国产GPS接收机均能实现该功能。其缺点为:①兼容性差，由于GPS设备手簿差异，不同厂家的GPS设备须开发不同软件来适应加密处理，开发工作量大且容易出错；②参数保密性不强，由于采用特定加密算法加密，长时间使用后算法易被破解。

2.3 基于服务器端的参数保密模式

该模式基于Trimble VRS技术，其可扩展性强，预留端口可接收GPSNet计算得到的改正信息。其原理为:在已有的CORS系统中增加一个与GPSNet相连的中间服务器，流动站不作任何改变，原有接收机手簿继续按已有功能使用，通过手簿已有的设置转换参数和坐标投影功能，用户直接得到当地坐标系坐标。中间服务器主要有以下功能:

(1)通过GPRS与流动站进行双向通讯:接收流动站信息，发改正后的VRS信息给流动站；

(2)与GPSNet通过互联网相连，转发流动站信息给GPSNet，接收GPSNet的VRS信息；

(3)将GPSNet生成测VRS信息进行改化:GPSNet发送的VRS信息中包含虚拟基准站的WGS－84坐标，中间服务器将此坐标信息提取出来，并通过一定的转换参数转换到另一坐标系中，并生成改化后的VRS信息，该信息由改化后的虚拟基准站坐标和RTK改正信息构成。中间服务器的转换参数可根据系统的需要进行改变，用户流动站的转换参数设置则根据中间服务器的参数变化进行相应的改变。

其工作数据流程如图3所示。

图3 服务器端加密数据流程

该方法用户手簿应具备以下功能:设置不同空间直角坐标系之间相互变换的七参数，选择或定义指定的椭球参数，设置高斯投影的中央子午线经度，设定标准高斯坐标到地方平面坐标的尺度比和平移常数。

这样，用户接收到的改正数是一个通过转换后的改正，用户手簿中的参数也不是直接由WGS－84坐标转换到当地坐标，而是中间服务器转换后的坐标系统转换到当地坐标系中。用户在不清楚中间转换参数的情况下是无法直接从WGS－84坐标转换到当地坐标。中间服务器的转换参数可根据系统的需要进行改变，用户流动站的转换参数设置根据中间服务器的参数变化进行相应的改变，增强了参数的保密性。

该模式完全实现了在参数保密前提下地方坐标系成果的实时获取，且兼容性强，对用户接收机无需任何改动，已在重庆市GPS综合服务系统(CQGISS)中得到了广泛应用。

3 CQGISS实时地方坐标测量平台介绍

重庆市地理信息中心组织开发的“CQGISS实时地方坐标测量平台”，采用基于服务器端的参数保密模式，实现了用户实时地方坐标系成果的获取。该平台系统结果如图4所示。

图4 平台系统结构图

该平台在已有的 CORS系统[1]中增加一个与GPSNet相连的中间服务器，流动站不作任何改变，原有接收机手簿继续按照已有功能使用，通过手簿已有的设置转换参数和坐标投影功能，用户直接得到重庆地方坐标。

其以中间服务器技术为核心，采用ArcSDE空间数据引擎实现对空间相关信息的集成管理、共享发布，严格遵循数据层/逻辑层/表现层的三层体系结构，灵活运行服务器/客户机/浏览器的三种工作模式，提供参数管理、坐标转换计算、电文解码编码、用户信息显示、查询、报表等管理、用户账户管理等全面功能，能实现满足用户对实时平面和高程定位成果的需求的CQGISS实时地方坐标测量平台，是对已有CORS的扩展，其对于充分发挥CQGISS在城市建设和社会服务中的作用具有重要意义。

系统平台开发完成后，对整个平台进行了测试。测试的内容包括手簿坐标参数的获取、平台保密功能的实现。对CQGISS覆盖范围内均匀分布的9个高等级地方坐标系控制点进行网络RTK观测，手簿中输入经中间服务器平移处理后的伪七参数，实时测量得到地方坐标系成果，与已知点成果比较，结果如表1所示。

测试结果统计表 表1

测试成果表明，经CQGISS实时地方坐标测量平台处理后实时测得的地方坐标完全能够满足外业高精度测量要求，手簿仅需输入与服务器端配套的伪参数即可。

4 结 论

在参数保密情况下的用户地方坐标获取主要有三种手段，分别是事后处理、基于客户端的参数转换和服务器端的参数保密处理。对于实时性要求不强的用户，可采用第一种模式；对于较大型且采用同种品牌设备的用户，可采用第二种模式；在需要实时得到地方坐标，且用户接收机品种较多情况下，采取第三种模式进行。CQGISS用户群体逐年扩大，且采用设备种类繁多，随着CQGISS实时地方坐标测量平台开发完成，必将提高效率，为用户提供更加方便快捷的服务，进一步推动已建的CORS系统在高精度方面的应用。

[1]罗灵军，徐永书，夏定辉等.重庆市连续运行卫星定位综合服务系统(CQGISS)建设[J].测绘科学，2007，12(6): 164～166

Research on Secrecy Mode for Real Time Survey Based on CORS

Zhang Li，Pu DeXiang，Xia DingHui，Gao Xiang，Zhou YuQing
(ChongQing Geomatics Center，ChongQing 401120，China)

This paper takes the Chongqing GPS Integrated Service System(CQGISS)for example，based on analysis of several secrecy mode，explore the new model of city CORS provide real time Coordinates results.

CORS；VRS；secrecy

1672－8262(2010)04－90－03

P228

B

2010—03—05

张黎(1980—)，男，工程师，从事GPS及测绘质检工作。