基于HiCORS的实时在线坐标转换关键技术的探讨

麦照秋，欧小善，陈玉莹，冯学胜

(国家测绘局第七地形测量队，海南海口570203)

基于HiCORS的实时在线坐标转换关键技术的探讨

麦照秋，欧小善，陈玉莹，冯学胜

(国家测绘局第七地形测量队，海南海口570203)

通过CORS技术获得的流动站的初始坐标是WGS-84坐标或CGCS2000坐标，而客户一般需要得到的是地方坐标成果。由于存在保密参数的问题，如不进行额外的技术处理，网络RTK很难实时得到预期坐标系的成果。针对此问题，研制出CORS实时在线坐标转换软件，以满足实际工程的需要。

CORS系统;坐标转换;实时在线

一、引 言

连续运行卫星定位服务系统(continuous operational reference system，CORS)是一种重要的空间数据基础设施，它不仅是动态的、连续的空间数据参考框架，同时也是快速地、高精度地获取空间数据和地理特征的基础设施之一。随着CORS技术的逐渐成熟和定位精度的不断提高，网络RTK的应用也日益广泛。然而客户通过网络RTK技术得到的初始坐标一般为WGS-84坐标或2000国家大地坐标(CGCS2000)，而客户一般需获取国家或地方坐标。由于存在保密参数的制约，无法在客户端实时得到所需的坐标结果，客户需在采集后进行内业转换方可得到，这样势必影响实地采集数据的质量。因此，研制实时在线坐标转换软件，满足客户实时在线坐标转换是实际生产中亟须解决的问题。为此，选用目前国内主流网络RTK选用的PDA为研究对象，开发基于PDA的数据采集和坐标转换系统，可解决因没有保密参数而无法实时得到指定坐标系统坐标的问题。

海南连续运行卫星定位服务系统(HiCORS)计划由22个多星多频多系统基准站和1个数据服务中心组成，目前已向客户提供了CGCS2000坐标服务。然而在海南，大多数测绘用户均采用经国家测绘地理信息局批准使用的海南平面坐标系，如何在海南推广应用HiCORS，特别是提供网络RTK服务时，能提供实时或准实时的坐标转换服务是HiCORS最需要解决的问题。针对上述问题，本文提出一种新颖实用的思路，通过提供实时在线坐标转换服务，既可以不提供保密参数，又可以实现网络RTK获取地方坐标成果。这对解决网络RTK在推广应用中遇到的转换参数保密难题具有普遍的借鉴意义。

二、技术路线

在PC端服务软件和CE端服务软件间建立双向通信，PC端服务软件提供坐标转换服务，CE端服务软件转发坐标转换请求并将转换后的结果返给CE端软件。系统架构包括3个部分(如图1所示)。

图1 系统架构示意图

1)PC端服务软件负责管理参数文件，维持授权用户，提供坐标转换服务。

2)CE端服务软件负责与PC端软件的通信，转发由RTK软件发起的坐标转换请求。

3)CE端测量软件作为最终用户端的测量RTK软件。

三、技术方案

为实现设计目标，笔者采用C/S结构设计，实现3个相对独立的软件模块:一是运行在远程服务器上的坐标转换软件(以下简称PC端服务软件)，负责坐标转换和向CE端服务软件发送结果;二是运行在PDA上的客户端服务软件(以下简称CE端服务软件)，负责网络RTK手簿测量软件发出坐标转换请求并通过GPRS/CDMA网络登录CORS数据中心PC端服务软件，负责把转换结果发送给CE端测量软件;三是网络RTK测量仪器的测量软件(以下简称CE端测量软件)。

为了保证系统的通用性，CE端服务软件与CE端测量软件的交互使用了网络 TCP/IP形式的通信。

1.软件模块功能分析

(1)PC端服务软件功能模块

1)网络服务功能:可进行实时网络服务监听，对登录用户进行认证，并能对客户进行管理注册，对用户相应的控制信息包括时间、使用次数等进行限制。

2)坐标转换功能:可对用户发起的坐标转换类型进行识别，进行可选双向转换，完成坐标转换。支持多种坐标系统正反算转换;支持多种坐标系统的格网数据文件的生成、加密及运用;支持水准精化格网文件的生成、加密与格网数据运用;支持参数文件的加密与解密计算。

3)坐标系统的管理功能:能维持一个ID表与文件名称的映射关系表。

4)坐标转换文件的保密:软件加载后即删除移动存储介质上的文件，防止加密文件被盗。

(2)CE端服务软件功能模块

CE端服务软件功能模块可以发起与PC端服务软件的连接，完成身份认证，并能为手簿测量软件提供服务，完成CE端测量软件与PC端服务软件的数据连接。

(3)CE端测量软件功能模块

CE端测量软件功能模块包括标准嵌入式模块，能发起与CE端服务软件的连接，可提供标准编程接口和完善的客户请求响应机制。

2.通信规则

该系统采用UDP协议发送数据;PC端服务软件运行后作为服务器端服务软件;CE端服务软件运行后作为客户端连接PC端服务软件;同时作为服务器端服务软件开放给手簿软件;手簿测量软件作为客户端连接CE端服务软件。

3.数据结构

由于3个软件模块分别部署于远程服务器和客户端测量仪器上，PC端服务软件安装在远程CORS服务中心的服务器上;CE端服务软件和CE端测量软件同时安装在网络RTK客户端测量仪器上。为保证不同品牌设备获取一样的实时坐标转换服务，CE端测量软件模块可以根据设备和CE端测量软件开发语言的不同，由客户编辑后，嵌入到CE端测量软件中;CE端服务软件作为客户端和服务器端执行中转服务指令的模块，客户不能编辑。由此，为让客户理解客户端和服务器端的数据传输过程并开发出向CE端服务软件提起坐标转换请求和结果处理的嵌入式坐标转换模块，必须制定出一套客户端和服务器端数据传输的网络协议，一套CE端服务软件和CE端测量软件的数据传输的网络协议。

PC端服务软件与CE端服务软件的通信协议的关键问题在于兼容性和普适性，两者间的网络通信协议需要支持国际通用的TCP/IP通信协议。兼容性方面，兼容现有的客户端测量仪器软硬件环境;普适性方面，PC端服务软件可以接收所有品牌的接收机坐标数据格式，同时坐标转换完成后返回给接收机的数据，所有接收机都要能够辨认。

因此，笔者定义了两套数据传输的网络协议文本。其中，数据通信采用网络交互数据，数据格式有统一的结构，结构定义如图2所示，结构定义的说明如表1所示(因篇幅原因，本文仅说明部分协议的数据结构)。

图2 数据结构

表1 数据结构说明

四、工程应用试验

笔者开发的软件模块实现了在线坐标转换，它由3部分组成:PC端服务软件、CE端服务软件、CE端测量软件。下面是在线坐标转换实时地方坐标的实现过程。

1)远程服务器运行PC端服务软件，并提供转换参数列表。

2)CE端服务软件保证数据中心(服务器IP)、端口、用户名、密码、本地接收端口和目标发送端口填写正确，连接服务器。

3)打开客户端工程软件，开启网络坐标系统(如图3所示)，请求参数列表，获取客户所需要的转换参数列表，并启用网络坐标转换，切换到测量界面(如图4所示)，直接显示的是当地坐标。

图3 客户端工程软件获取列表界面图

图4 客户端工程软件碎部点采集界面图

客户端工程软件通过CORS服务获取待定点的CGCS2000成果，然后通过客户端中转服务软件将成果发送到服务器端服务软件，服务器端服务软件将成果转换后再发送给客户端。在网络覆盖良好的地区，整个过程约需不到1 s的时间。实时在线坐标转换技术，完善了HiCORS提供多种坐标系统服务的功能，满足了客户需求。

五、结论与建议

1)本文研究的技术，在试验中转换精度基本满足测量要求，同时给外业作业带来了方便，提高了工作效率，降低了作业成本。

2)HiCORS已经实现了在线坐标转换功能，不直接利用涉密的坐标转换参数，同时也能够实现其他非高斯投影计算和在特殊工程项目需求的坐标系统上应用。

3)某些厂家GNSS流动站产品缺少通信模块，不能拨号上网，无法实现实时在线坐标转换功能。建议各个厂家流动站产品均添加通信模块，实现拨号上网功能。

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A Study of Key Technology for Real-time Coordinate Conversion Based on HiCORS

MAI Zhaoqiu，OU Xiaoshan，CHEN Yuying，FENG Xuesheng

0494-0911(2012)06-0001-03

P228.4

B

2012-03-08

国家测绘局青年学术和技术带头人科研计划项目

麦照秋(1970—)，男，海南昌江人，硕士，高级工程师，主要从事大地测量和GIS应用方面的研究。