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甘肃省卫星定位连续运行基准站网用户坐标系服务系统建设关键技术研究

更新时间:2009-03-28

甘肃省卫星定位连续运行基准站网(简称:GSCORS)建设完成并正式对外发布服务至今,整个GSCORS运行稳定,向各行各业用户提供优质的现代测绘基准服务,目前已经拥有来自测绘与地理信息、国土资源管理、城市规划与设计、交通运输、水利水电、地质勘查等多个行业的两百多家单位近两千个用户。GSCORS面向全省用户实时播发差分改正数,使全省范围内的用户能够实时获得CGCS2000平面+大地高成果,很大程度上解决了全省位置服务问题,但是在实际生产过程中,规划、民政、工程建设等行业或部门经常需要用到1980西安坐标系、1954年北京坐标系或者城市独立坐标系成果;而且在我国采用的是平面和高程基准相分离的坐标体系[1],GSCORS系统对外直接发布CGCS2000大地高,然而用户在实际生产中常常需要用到1985国家高程基准正常高。由于实际生产的需求,本着“立足测绘、服务大众”的原则,为进一步提升GSCORS的服务质量,迫切需要建设用户坐标系服务系统以便在实际生产中需要向用户提供不同坐标系和不同高程系统之间的转换服务[1,3]

1 系统简介

(1)系统架构

用户坐标系服务系统采用C/S体系架构,VC语言多线程网络编程方式进行开发,分为服务器端、客户端两部分。在 GSCORS数据中心服务器上部署服务器端软件,同时为存储海量转换数据部署了SQL-Server大型数据库,涉密模型、转换关系以及服务器端加/解密模块被封装在服务器端软件内,同时考虑到后期转换关系变化,增加了模型外挂功能,系统管理人员可通过远程桌面访问服务器对服务器端软件及数据库进行管理及维护,客户端软件用于用户PC端,配有独立的加/解密模块,用户通过客户端软件与账号可登录系统进行相应转换,系统实现了用户与涉密模型及参数的分离[2],客户端与服务器端通过互联网进行通信,数据在传输过程中全程加密,系统构架如图1。

  

1 系统构架图

(2)工作流程

社区医院护士对标准预防知识的掌握情况还较满意,但在遇见患者血液、体液等物质泼溅下主动戴防护镜和穿隔离衣及对锐器的处理和锐器伤上报制度上依从性不强。这要求护理部和医院感染专兼人员进一步加强护理人员的标准预防知识培训,并要求把标准预防的理论知识运用到实际护理工作中,养成良好的职业防护习惯,切实提高标准预防行为的依从性,保护患者和广大医护人员的健康。

该系统分为服务器端和客户端两部分,将涉密模型和参数配置在服务器端,客户端配置在用户PC机,两者通过互联网进行通讯,用户通过客户端将数据加密上传至服务器,服务器收到数据后自行解密,通过调用适合的模型和参数对数据进行处理,将转化完毕的数据加密传输回用户客户端,解密后便可向用户提供转换结果。整个过程中加(解)密方式分为主动加密和自选加密两种:主动加密即在整个数据传输过程中默认加密传输;自选加密即用户自行选择是否通过加(解)密模块对数据文件进行加(解)密。工作流程如图2。

(3)系统功能及特点

该系统实现了甘肃省全境范围内CGCS2000坐标系与1980西安坐标系、1954年北京坐标系的相互转换;实现了CGCS2000大地高和1985国家高程基准正常高间的相互换算;CGCS2000坐标系与酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威、白银、定西、临夏、合作、天水、庆阳十一个市(州)独立坐标系间的相互转换;同一坐标系下大地坐标与平面坐标相互换算。

该系统最大的特点在于实现了在线式自助服务,用户可以依据自己的实际生产需求,在测区或就近可以连接互联网的情况下登录该系统获取相应坐标转换服务,方便、快捷、高效、安全。主要技术特点如下:

  

2 工作流程图

(1)确定转换关系

(2)考虑到部分城市独立坐标系建设时独立坐

标系与1980西安坐标系或1954年北京坐标系的联系方式不同,传算点向城市独立坐标系坐标归算投影方式不同,综合考虑中央子午线不同对投影变形量的影响,结合四参数模型实现了 CGCS2000与部分城市独立坐标系的转换,取得了很好的效果。

2010武威市城区坐标系以1980西安坐标系椭球为基准,以椭球膨胀法形成新椭球,保持扁率与第一偏心率、第二偏心率不变,计算出新椭球的长半轴,投影面为测区平均高程面,投影到任意带平面直角坐标系, C051、C044、C046作为起算点,采用商用软件进行网平差计算,布设了D级GPS网点47个,E 级GPS网点126个。2010武威市城区坐标系成果求解过程如下:①将C051、C044、C046 1980西安坐标系大地坐标转换为空间直角坐标,②将C051、C044、C046 1980空间直角坐标投影成2010武威市城区坐标系椭球下中央子午线102°30′平面成果,③以C051、C044、C046 2010武威市城区坐标系平面坐标作为起算成果,计算城网点2010武威市城区坐标系平面成果。

(3)针对各个城市独立坐标系建设单位、控制范围、建立方法等不同,采用了多种解决方案试算,最终研究确定了各自最佳转换的方案,精度有了很大的改善,均达到项目要求。

小涵时常有饭局。有一次为了孩子的什么事,他不得不给小涵打电话。短信事件后,他从不在小涵外出的时间段给她电话。他也要求小涵这么做。他们恪守得都不错。可是那次接通电话后,他突然也顺带着问了一句:你不是在吃饭吗?为什么这么静?小涵回答他的却是冰冷的一句:少罗嗦,有事快说!他顿时感觉碰了一堵泥墙,讨了个无趣。

(4)安全性能高,项目涉及的似大地水准面模型及转换关系保密要求较高,将涉密模型置于安全系数很高的GSCORS数据中心服务器内,用户无法直接获取任何模型及转换关系等信息,数据上传、下载配备加密模块,提高了安全系数,做到了涉密数据与互联网很好的共存。

(5)可塑性好,考虑随着成果的丰富和变化,模型或转换关系会发生改变,系统模型或转换关系既可内嵌又可外挂,便于系统管理员随时更改相关配置,增强了管理的便捷性。

(6)管理方便,实现了三级权限设置,既保障了用户按需使用,又实现了系统管理员科学精细化管理,同时具有用户信息统计分析功能,便于对用户需求及使用情况等分析。

2 关键技术实现

(1)提出以四参数结合坐标重心化为主要转换关系,实现了CGCS2000与部分城市独立坐标系的转换,取得了很好的效果。

在整个系统建设过程中最关键也是技术难度最大的环节之一是CGCS2000与各城市独立坐标系间转换关系的确定[9-10]。原因有四点:

第一,转换关系是否合理直接关系到转换结果是否准确可靠[8],也是整个项目成败的关键。

第二,结合各个城市实际情况建立各城市独立坐标系时采用的方法与建立过程各异,故此次不能以单一转换方式来确定转换关系;

第三,由于各城市独立坐标系建成时间较早,距今已有十余年时间,原有控制点存在较严重的损坏现象,可收集到的成果及技术资料不齐全,给项目实施带来的困难;

第四,最初建立独立坐标系时与之联系的国家坐标系成果与现阶段相应坐标系最新成果之间存在一定差异,在成果的一致性与转换精度之间存在矛盾,如何做到最佳方案的取舍同样是一大难题。

2004酒泉城市坐标系采用以1980西安坐标系椭球为基础,中央子午线为98°25′,高程投影面为1 450 m的任意带高斯正形投影平面直角坐标系统,采用商用软件进行平差计算,布设了D级GPS网点23个,E级GPS网点61个。2004酒泉城市坐标系成果求解过程如下:①以野马湾后墩、文殊山、鳖盖山、景家庄、新地东为起算点,约束平差得到1980西安坐标系坐标。成果统一采用3°带,中央子午线经度99°高斯投影。②将DG13和野马湾后墩的1980西安坐标系坐标转换成以中央子午线98°25′的任意带高斯投影坐标,计算出DG13—→野马湾后墩(YMWHD)的方位角。再化简DG13的坐标,将DG13的X坐标减去4 350 km,Y坐标减去450 km。③以化简后的DG13坐标为传算坐标,以②DG13—→野马湾后墩(YMWHD)的方位角为地面方位,顾及投影面高程,采用一点一方向法进行平差计算,得到D级网的2004酒泉城市坐标系坐标。

维生素B1缺乏时,细胞呼吸障碍,ATP合成减少,能量供应不足,心肌弛缓,引起心功能不全或心力衰竭,骨骼肌紧张性减退,甚至萎缩。

①坐标重心化与四参数相结合的方式核心思想是先通过去重心化运算、投影变换等方法对公共点坐标进行预处理,再利用预处理后的公共点坐标进行四参数求取,最后再对计算得到的坐标进行回归运算从而确定转换关系[11]

②反演独立坐标系建设过程的方式核心思想是在高度尊重独立坐标系建设过程核心算法的基础上,通过反推法、投影法、公式推演法等辅助技术手段实现独立坐标系与原国家坐标系联系过程的反演从而确定转换关系[4,6]

(2)算例分析1

以CGCS2000与2004酒泉城市坐标系相互转换为例,最终选择以坐标重心化与四参数相结合的方式确定转换关系实现两套坐标系下坐标成果的互相转换。具体实施过程如下。

教师是教育的主体,教师的思想、品格、职业素养直接对学生产生影响。教师要在学生的职业素养培养过程中起到身先示范的作用,既要熟练掌握教育学、心理学、教学法等基本功,又要具有较高的道德修养,根据学校实际情况,结合学生自身个体成长等因素,用自身的人格魅力、良好的品德修养和教育情感去熏陶和感染学生。在此基础上教师还应适时通过调查了解行业企业招聘人才的素质和技能要求,及时更新教学内容,改革教学方式方法,保持与企业的同步。

第一,分析2004酒泉城市坐标系。

针对以上切实存在的问题,为实现即保持与现有最新成果的一致性又尽可能地寻找拥有最优转换精度的转换关系,我们依据各城市独立坐标系建立时形成的技术文档详细研究其建立时所采用的方法以及其与国家坐标系建立联系的过程,经分析和归纳之后,有针对性地提出分属于两大类的七种方法用于确定各城市独立坐标系与CGCS2000坐标系之间的转换关系,分别是:坐标重心化与四参数相结合和反演独立坐标系建设过程的方式。

由表2结果分析可知,转换精度平均值±0.014 m,最大值±0.027 m,符合要求。

设计意图:“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”是本节的重、难点。用实物(市场上购买的萘乙酸)、实验活动视频和照片等来创设实验情境,首先在视觉上让学生比较震撼,极大地激发了学生的学习兴趣。有一部分学生参与了整个实验过程,他们的实验动手能力得到了较好地提高,而且这部分学生在小组合作讨论过程中,起到了很好的指导作用,语言表达能力也有所提高。通过以上问题的讨论,也较好地培养了学生科学的实验思维能力和严谨的科学态度。

虽说我国已经实施了很多的发展策略,包括:丝路基金、亚投行等,但就实际情况而言,并未完全覆盖多样化的融资需求。在保障风险控制的前提下,我国金融机构应当积极探索全新的融资模式,不断吸引各项资本的参加,为“一带一路”项目建设奠定基础。与此同时,强化PPP模式的应用,联合民间资本与社会资本,为“一带一路”建设提供资金支持,政府部门应当强化各类形式合作模式的鼓励。

先分析已有资料,确定已有公共点以及转换控制范围,如图3所示。

若与任务有关,则指定任务特征(如起始和完工时间、任务的执行人、任务的工装设备等),寻找MVIM中符合指定特征的所有任务节点;若与任务无关,则获取当前发动机的所有任务节点。

  

3 酒泉转换控制范围及公共点分布情况

由于未收集到当时一点一方向法平差计算相关数据,故无法通过反演独立坐标系建设过程的方式实现转换关系的确定,进而考虑坐标重心化与四参数相结合的方式。

那鬼愁涧顾名思义,连鬼进去都犯怵,或许它的地势并不是最险要的,但涧底密林中的毒蛇猛兽、迷雾瘴气,足以留住任何一个试图挑战它的人。即使云浮族经验最丰富的猎人,也不会进去狩猎。

第三,考虑以99°为中央子午线将CGCS2000坐标投影至平面直角坐标系,通过四参数法直接求取CGCS2000与2004酒泉城市坐标系间相互转换的转换参数,在实施过程中采取了①简化坐标后求四参数法:先进行坐标去重心运行再求平面四参数最后恢复坐标重心的法;②分区四参数法:将整个区域分成相互重叠的多个区域进行四参数转换;③四参数传递法:顾及到建立2004酒泉城市坐标系时采用与1980西安坐标系进行联系,故考虑先采用公共点的2004酒泉城市坐标系成果与1980西安坐标系成果进行第一次四参数求取,再利用公共点1980西安坐标系成果和CGCS2000成果进行第二次四参数求取,从而实现2004酒泉城市坐标系与CGCS2000的相互转换。通过计算,其转换结果如表1所示。

1 CGCS20002004酒泉城市坐标系转换精度统计/m

 

由表1结果分析可知,通过上述三种方法转换精度水平基本一致,平均值为±7.5~8.5 cm,最大值均超过10 cm,不符合要求,故考虑寻找其他更加合理的转换关系。

故最终确定以归化坐标后四参数法为该区域转换关系。归化坐标后四参数法:在顾及测区与中央子午线的相对位置对投影变形的影响程度的情况下,确定最优中央子午线对坐标进行投影之后再通过四参数法求取转换参数,运算完毕之后再向目标中央子午线进行换到计算。

上述三种方法中均以99°为中央子午线将CGCS2000坐标投影至平面直角坐标系,故考虑测区与中央子午线的相对位置对投影变形的影响程度。由于地球表面是不规则曲面,此次求取转换参数所使用的CGCS2000坐标是通过静态实测解算得到的大地坐标,将其投影至高斯平面直角坐标系的时候必然会引入投影变形误差,从而对整个转换精度造成影响[6-7,9]。为了找到最适宜该地区的投影中央子午线,必须再度回到2004酒泉城市坐标系建立过程中来,从中找到答案。由《酒泉市坐标系统改造项目专业技术总结》可知,建立2004酒泉城市坐标系时采用DG13(1980西安坐标)作为传算点,野马湾后墩点为一点一方向平差的定向点,故考虑在确定转换关系时选用传算点的经度(98°21′47″)作为本次平面坐标投影的中央子午线(测区位置与中央子午线的相对位置如图5),即:以 98°21′47″为中央子午线将CGCS2000坐标投影至平面直角坐标系,然后再利用四参数法求取CGCS2000与2004酒泉城市坐标系间相互转换的转换参数,计算结果见表2。

  

4 误差分布与点位分布关系

  

5 测区位置与中央子午线的相对位置

 

2 CGCS20002004酒泉城市坐标系转换精度统计/m

  

相关项CGCS2000到2004酒泉城市坐标系2004酒泉城市坐标系到CGCS2000平均值±0.014±0.014最大值±0.027±0.027最小值±0.004±0.004

第二,研究确定适合该区域的转换关系。

分析上述三种方法的转换结果发现,转换误差的大小与点位地理位置有关联,大致为越靠西侧转化误差越大,越靠东侧转换误差越小,如图4所示。

(3)算例分析2

以CGCS2000与2010武威市城区坐标系相互转换为例,最终选择以反演独立坐标系建设过程的方式确定转换关系实现两套坐标系下坐标成果的相互转换。具体实施过程如下。

第一,分析2004酒泉城市坐标系。

坚定不移推进改革,还原能源商品属性,构建有效竞争的市场结构和市场体系,形成主要由市场决定能源价格的机制,建立健全能源法治体系。

1985年,结束运动员生涯后,蔡振华作为公派教练前往意大利。三年半时间,他将队伍成绩带至世乒赛团体第七。1989年,受中国国家队邀请,蔡振华回京执教男乒。

第二,研究确定适合该区域的转换关系。

2017年11月,在滴滴成为ofo大股东后被派驻到ofo担任高管的付强等人,全部被戴威“请”走了。一个被媒体反复描述的场景是,戴威冲着电话那头的付强怒吼:“滴滴的人都给我离开ofo!”

先分析已有资料,确定已有公共点以及转换控制范围,如图6所示。

  

6 武威转换控制范围及公共点分布情况

由于四参数转换法过程较为简单,故优先考虑在顾及测区与中央子午线的相对位置对投影变形的影响程度的情况下,确定最优中央子午线对坐标进行投影之后再通过四参数法求取转换参数。转换结果如表3。

4.7 对农残监控范围划重点 对田间、烤房群、收购点烟叶使用烟草农残快速检测试纸条,及时进行监控。发现农药残留超限时,技术员应对其进行重点监控,通过严禁再施药,指导其延长采烤时间等方法进行控制。结合技术中心实验室随机抽检检测数据,找出易超限区域及农药品种,对该区域、该品种农药进行重点监控。

 

3 CGCS20002010武威市城区坐标系转换精度/m

  

相关项CGCS2000到2010武威市城区坐标系2010武威市城区坐标系到CGCS2000平均值±0.017±0.017最大值±0.031±0.031最小值±0.002±0.002

由表3结果分析可知,转换精度平均值±0.017 m,最大值±0.031 m,符合要求。

由于2010武威市城区坐标系建设过程思路清晰,已有资料齐全,且过程较为简单能够还原其过程,故考虑利用反演独立坐标系建设过程的方式进行试算:①使用专业数据处理软件按照《武威市城区坐标系统扩建改造项目专业技术总结》中提供的参数重建2010武威市城区坐标系椭球,②利用第1步建立的2010武威市城区坐标系椭球模型将2010武威市城区坐标系坐标反算出其1980西安坐标系坐标,③利用甘肃省卫星定位连续运行基准站网建设项目中转换参数将CGCS2000坐标转换成1980西安坐标系坐标,④利用四参数将第2步和第3步得到两套1980西安坐标系坐标建立转换关系,求取转换参数,⑤将第3步得到的1980西安坐标系坐标利用第4步求得的转换参数计算出一套新的1980西安坐标系坐标,⑥将第5步得到的新的1980西安坐标系坐标结合CGCS2000大地高,利用第1步建成的2010武威市城区坐标系椭球模型投影为2010武威市城区坐标系坐标,转换精度见表4。

 

4 CGCS20002010武威市城区坐标系转换精度/m

  

相关项CGCS2000到2010武威市城区坐标系2010武威市城区坐标系到CGCS2000平均值±0.012±0.012最大值±0.019±0.018最小值±0.002±0.004

由表4结果分析可知,转换精度平均值±0.012 m,最大值±0.018 m,符合要求。

分析对比两种方法,在转换精度上第二种方法略优于第一种,在转换过程上第一种方法较第二种略简单一些,但通过转换误差柱状图(图7)和正态分布图(图8),可发现第一种方法的转换误差平均水平要大于第二种,且从正态分布图中可看出第二种方法转换误差分布较为集中,误差分布落在平均值周围的密度更大,表现更加稳定,可以判定第二种转换方法在转换精度方面表现更加优秀,故最终采用第二种转换方法[5],即:反演独立坐标系建设过程的方式作为最终转换关系。

电解烟气脱硫采用“双氧水脱硫塔-高效湿式电除尘器”的工艺流程。包含:吸收塔、循环泵、双氧水储槽、药剂计量添加泵、稀硫酸储槽等。尾气由脱硫塔底部进入,经喷淋和填料吸收,与双氧水溶液充分接触和反应,生成稀硫酸。脱硫处理后的烟气经除雾沫后,由塔上部排出。为控制烟气拖尾和进一步降低尾气中的污染物浓度,脱硫烟气经脱硫塔后再串联进入湿式电除尘器后达标排放。工艺流程如图1 所示。

  

7 转换误差柱状图

  

8 转换误差正态分布图

3 结 论

作为甘肃省卫星定位连续运行基准站网用户坐标系服务系统建设项目而言,各城市独立坐标系建立方式多样,无法统一成一种方式进行转,各城市独立坐标系控制面积大小、点位分布情况均不同且东西跨度大,如何通过计算机语言实现转换过程等都是我们需要克服的难题。跳出这个项目,本文为今后再度遇到CGCS2000坐标系与城市独立坐标系之间相互转换的相关问题做有关技术方面的总结如下:

(1)确定转换关系是非常重要的一个环节,要充分考虑独立坐标系建立的方法和过程,在尊重其来历的基础上通过相关技术手段的辅助和改进以达到最理想的转换效果。

(2)对于面积较大的控制网,必须顾及投影变形对转换精度的影响程度。投影变形可以受到多重因素的影响,例如测区与所选择的投影中央子午线的相对位置、投影高程面、测区分布情况等等[7]

(3)在确定转换关系后进行转换参数求取环节,公共点的选取、公共点坐标一致性、公共点自身坐标精度可靠性等均会对所求取的转换参数造成不同程度的影响,从而最终影响待转点的转换精度。

不同坐标系间的相互转换是一项非常严谨的基础性工作,为了找到最优解决方案,在整个过程中不仅需要深入研究各城市独立坐标系的特点以及大量的试算,而且要重视分析并结合各区域的实际情况来验证不同解决方案的合理性、适用性以及探索不同模型在不同区域的应用效果[5]

参考文献

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[2] 李前斌,林贤斌,陈金荣. 基于Android下二维码的CORS坐标转换参数保密传播方法[J]. 测绘通报,2014(4):136-137.

[3] 陈豪,李剑,杨华先,等. CORS服务中在线坐标转换系统的设计与实现[J]. 测绘通报,2012(10):48-50,54.

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[5] 尹伟言,赵鑫. 不同独立坐标系的比较以及最佳选取问题[J].测绘地理信息,2017,42(3):18-21.

[6] 马铭,陈好宏. GPS施工控制测量投影变形工程应用研究[J].测绘通报,2016(10):148-150.

[7] 范杰,赵永建. 平面坐标转换四参数求取中投影长度变形归算分析[J].测绘,2017,40(4):186-188.

[8] 王靠省,郭平. 地方独立坐标转换WGS84大地坐标方法及程序设计[J].山西建筑,2017,43(1): 215-217.

[9] 张黎,舒文强,肖勇,等.基于高斯投影的城市独立坐标系参数获取方法[J].地理空间信息,2016,14(9):71-73.

[10] 成栋.椭球变换建立区域坐标系方法的应用研究[J].煤炭与化工,2016,39(8):56-59.

[11] 王仁,赵长胜.广义交叉准则与有偏估计下的坐标重心化转换模型[J].测绘通报,2015(8):35-37.

 
周星,
《矿山测量》 2018年第02期
《矿山测量》2018年第02期文献

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