CORS系统在数字城市地理空间框架建设中的应用

丘小春,李 毅

(广西壮族自治区地理国情监测院,南宁,530023)

CORS系统在数字城市地理空间框架建设中的应用

丘小春,李 毅

(广西壮族自治区地理国情监测院,南宁,530023)

本文介绍了国家测绘地理信息局对数字城市地理空间框架建设的内容和要求，同时阐述了CORS系统的原理，然后从地理空间框架基准建设、地理信息数据采集、似大地水准面精化三个方面,对CORS系统在数字城市地理空间框架建设中的应用进行了一定的总结。

CORS系统;地理空间框架;数字城市

0 前言

在计算机技术、大规模存储技术以及多媒体技术不断发展的背景之下，全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感（RS）以及虚拟三维等技术达到了一定程度的发展。并且，将网络宽带作为纽带，对城市进行有效的三维描述，通过信息技术手段的使用，实现了城市数字化的虚拟，这也是数字城市的内涵所在。

实践表明，数字城市的发展与城市信息化的发展之间存在着极大的关联，对于整个国家信息化的发展而言，数字城市化的发展是其重要的手段。在数字城市地理空间框架方面，它不既是城市的空间基础信息平台，还是国家空间数据基础设施重要的组成部分之一，这也是数字城市化建设的基础和前提。

2006年，《关于开展数字城市地理空间框架建设试点工作的通知》（国测国字[2006]18号）文明确了在全国试点城市开展数字城市地理空间框架建设工作。

2010年，有相关文献针对全国各个地级城市进行数字城市地理空间框架建设步骤以及建设工作实施的内容给予了一定的明确。

截至2014年6月底，全国已有30余个省（区、市）中众多的地级市以及很多县级市已经着手数字城市地里空间框架建设工作的实施，也有一部分的城市，针对智慧城市建设作出了相应的工作规定，在这之中，也有一部分地区的市取得了数字城市建设的一定成效。在我国，累计开发卫生、交通、公安、房产、环保、消防等几十个领域的2000多个应用系统，100多个城市出台了数字城市应用管理办法。

1 数字城市地理空间框架建设内容

在社会不断发展过程中，我国部分相关的部门已经明确的规定了数字中国地理空间框架建设的构成，随后国家测绘地理信息局对数字城市地理空间框架建设内容做了详细的阐述。

1.1 完善城市基础地理信息数据

根据城市发展的需要，采集和更新1：500、1：1000、1:2000、1:5000、1：10000等比例尺的数字线划图（DLG）、数字正射影像图（DOM）、数字高程模型（DEM）等方面的地理信息，其目的在于完善城市基础地理信息数据的收集与发展。

1.2 完善基础地理信息数据库建设工作

在城市基础地理信息数据这一大的背景之下，建立大范围的、多尺度、多类型、多要素、现势性强的城市础地理信息数据库，同时开发数据库管理系统，实现地理信息的处理、建库、管理、维护以及分发等服务。

1.3 构建地理信息公共平台

在基础地理空间信息基础上提取交通、居民地、水系、境界等与政务应用和社会应用有着密切联系的内容，对地名地址数据进行一定的扩充，并且通过不断的研究，开发出具有网络化性质的服务系统，从而构建出唯一的、通用性较强的地理信息公共平台。

1.4 构建典型应用示范系统

在地理信息公共平台建设开发的基础之上，通过数字城市地理空间框架基础数据的应用，结合部门的专题数据，设计开发具有典型应用效果的部门系统，从而不断的推动数字城市的发展。

1.5 建立完善健全的运行维护长效机制

建立能够保障项目实施及成果长期应用的网络环境，建立健全数字城市地理空间框架的共享与更新机制，全面支撑空间框架的建设、运行和应用。

CORS系统的出现，对完善基础地理信息数据提供了极大的便利和强大的技术支撑，加快了数字城市地理空间框架建设的步伐。

图1 CORS工作原理图

2 CORS系统的原理

CORS系统是建立于现代GNSS、网络化实时定位服务、计算机网络、现代移动通信等技术基础之上的定位与导航综合服务网络。CORS系统指在某个区域建设当中，通过几个连续运行参考站、数据中心、以及通信链路和用户构成的局域网络组成，利用数据通信、GNSS和互联网(LAN／WAN)、计算机等技术进行实时差分，并且对所得到的信息进行分析解算，并且向不同需求用户提供可靠GPS观测值、改正数、状态信息等方面的系统服务。

CORS系统由参考站子系统、数据中心、用户应用子系统、数据通信子系统等四部分组成。可以通过数据中心，实现数据共享。同时根据不同需求，向社会提供具有多元化性质的服务模式，并且，将其应用在各行各业以及和空间定位相关的一些工作当中。主要内容有：事后解算基础控制点、实时差分厘米级的RTK测量、后差分毫米级的形变监测、地球板块运动研究以及各种类型的工程测量、实时分米级的GIS空间数据采集、米级导航定位等等。图1所示为CORS工作原理。

3 CORS系统在数字城市地理空间框架建设中的应用浅析

3.1 建设数字城市地理空间框架分析

作为地理空间框架建设的基础性工作重要的内容之一，数字城市地理空间框架基准建设在数字城市地理空间框架的建方面有着极大的影响。实践表明，要确保能够有效的实现多元数据连接、地理空间数据的一致性、兼容性，就需要建立一个三维的具有动态性质的地心坐标系统。只有这样，才能都实现地理空间整合共享，不断的推动数字化城市的快速发展。

随着我国社会经济的发展，每个城市的建设范围不断往外扩大，原有的城市地理空间框架基准已跟不上城市发展的步伐。随着CGCS2000大地坐标系的启用，为了能够给地理信息数据坐标带来一致性的保障，就需要建立具有动态性质的、实用性强的现代测绘基准体系，保证地理信息数据坐标的一致性，成为“数字城市”建设的迫切需要[6]。CORS 技术的发展和CORS系统的建设，加快了数字城市地理空间框架基准的构建，并且，为构建提供了一致性以及统一性的特点，同时，具有快速更新和维护的优势，这在一定程度上大大的提升了地理信息数据成果的可靠性以及更新的速度，与此同时，能够作为控制测量的起算数据，通过网络RTK快速测定高精度的控制点成果，推动数字城市建设的发展。

3.2 采集数字城市基础地理信息数据

实践表明，数字城市基础地理信息数据具有多样的类型，包括控制点成果、地形地貌数据、规划数据、地籍数据等。从比例尺分类：有1:500、1:1 000 、1:2 000等大比例尺数据和1:5000、1:10000、1:50000等中小比例尺数据。从数据类型分类，可以分为数字正射影像图( DOM) 、数字高程模型以及数字线化图等“4D产品”。为建设多尺度、多类型的基础地理信息数据库，描述城市的地物地貌信息，需要采取多种基础测绘的方式，对具有较大比例尺的数据进行一定的采集等。

目前数字城市基础地理信息数据采集的方法主要有三种，一种是利用全站仪技术进行全野外数字化测量；第二种是利用GPS技术，即常规RTK 技术进行野外采集；第三种是航测成图方法，即获取高分辨率的影像，通过像控点测量、内业空三解算、外业调绘和内业采集成图。利用全站仪技术，外业工作量大，劳动强度高；利用常规RTK技术，在测量工作当中，需要在每次测量中建立相应的基准站，以便能够向移动站发射相应的信号，这在极大程度上限制了移动作业范围；利用航测成图法，需要获取高分辨率的影像和像控点测量，额外增加了作业成本。

伴随CORS技术的发展，突破了现有的作业模式，工作人员仅仅需要在工作过程中应用一台GPS接收机，在移动互联网和CORS系统数据中心之间所建立联系，由CORS系统提供各种改正信息，即可进行各种基础地理信息数据的采集工作。同时在进行像控点测量的时候，可以利用CORS 系统实时获得像控点成果或者事后联合CORS 系统提供的静态起算数据进行解算，减少了工作量，提高了工作效率。

3.3 精化数字城市似大地水准面

在数字化城市建设当中，通常都会应用CGCS2000坐标系以及CORS系统，所获得的高程被称之为大地高。大地高主要将地球椭球作为重要的基准。然而，我国的高程系统属于较为正常高高程系统，以似大地水准面为基准。实际上，正常高和大地高之间存在着一个差值，即高程异常。随着CORS技术的发展，大地高的测定可以通过CORS系统的应用来完成。与此同时，还能够利用水准测量的方式，获得该点正常高，此时，可以通过大地高和正常高的结合应用，最终得出该点的高程异常值。在城市获取大地高和正常高的背景之下，考虑重力模型的影响，通过建立多项式拟合出城市似大地水准面精化的高程异常改正模型。有了高程异常改正模型，并且，在CORS系统的使用背景之下，有效的获取大地高，这样就能够得出该点正常高。另外，利用CORS系统，可以快速获得某点的高程，为大比例尺地形测量等提供了极大的便利。

4 结束语

CORS 系统作为一个动态的、三维的、连续的定位基准，可以快速、高精度获取数字城市地理空间框架建设所需的基础数据，实现城市基础地理信息数据的完整和统一，应用在数字城市地理空间框架建设中，可极大推动我国数字城市建设。

[1] 王家耀，宁津生等.中国数字城市建设方案及推进战略研究[M].科学出版社，2008。

[2] 来源于互联网统计。

[3] 黄俊华等.连续运行卫星定位综合服务系统建设与应用[M].科学出版社，2009年。

[4] 丘小春、李毅. 广西CORS系统在测绘生产中的应用研究。全国测绘科技信息网中南分网第二十五次学术交流会论文集。

[5] 李毅. 浅谈数字城市地理信息空间框架基准建设。中国测绘学会第九次全国会员代表大会暨学会成立50周年纪念大会论文集。

[6] 王向东.CORS系统在数字城市建设中的应用[J].山西建筑，2012，38（7）。

丘小春，男，1966.11-，硕士，航天遥感专业，广西壮族自治区地理国情监测院副院长兼总工程师，高级工程师，主要从事大地测量、摄影测量等工作

Application of CORS system in the construction of Digital City Geospatial Framework

Qiu Xiaochun,Li Yi
(The Guangxi Zhuang Autonomous Region geographic conditions monitoring hospital,Nanning,530023,China)

This paper introduces the State Bureau of Surveying and mapping geographic information of geo spatial framework of the construction of digital cities content and requirement,at the same time, the paper describes the principle of CORS system,then from geo spatial framework of the benchmark construction,geographic information data collection,like the geoid three aspects,the application of CORS in geo spatial framework of the construction of digital cities were summarized.

CORS system;GIS;Digital City