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程承旗:导航定位区位编码标准技术

导航定位区位编码的发展,虽然在国内还是新事物,国际上,很多发达国家已经在做有益的探索,随着我国导航定位的发展以及我们国家空间信息基础设施的发展,可以预期我们国家慢慢的能发展出一个有我们国家特色同时也可能能发展出世界性的基础性编码体系。

  3sNews讯 以“应用北斗 光彩中国”为核心主题的第二届中国卫星导航与位置服务年会今日将在北京国际会议中心拉开帷幕。在下午的会议中,北京大学程承旗教授为我们介绍了973核心研究成果。导航区位编码的采用,对导航事业有着很大的促进作用。

  以下为程教授的报告文字实录:

  各位领导、各位专家:我报告的题目是“导航定位区位编码标准技术”。

  首先介绍一下,什么是导航定位区位编码。然后谈一下为什么需要导航定位区位编码,以及如何实现,另外,谈一下区位编码能带来什么好处,最后介绍一下现在试验验证情况以及发展规划。

  一、什么是导航定位区位编码

  现在很多地方都在用,用地理代码来表达导航定位的空间位置和区域范围,称之为导航定位区位编码。表现形式:导航定位设备输出定位点坐标数据,同时输出空间区位编码。区位的概念就是区域的位置,现在我们的经纬度代表的是制点位置,要想表达一个区域的位置,得给出经纬度多边形的字符串,或者给出一个中心点加上半径,提出了用地理代码代表区位位置的方式。

  二、为什么需要导航定位区位编码

  第一,无法反应定位误差,点坐标输出有一定的局限性,如果用经纬度的话,是日常现在做的比较多,也发挥比较大的作用的,需要有很多辅助手段,增加了处理的复杂度,导航定位服务队区位提出了更高的要求,特别是在军事方面,指导员比较熟悉的使用方里网格,代表一个区域位置,一如咱们熟悉的某某某高地、089高地等等,代表了地球上的那一块区域,国际上也有比较重要的发展,美国由军用全球网格发展出了USNG导航定位网格,而且这个网格已经覆盖了美国本土范围,在一些重要的应用单位里,导航终端上,除了经纬度以外,还有网格编码。美国人在一些标准使用中或者是在灾害和航空航天联合协同工作中已经把USNG区位编码作为主要的应用编码,经纬度作为辅助的次要编码。

  总体来说,现有的定位数据表达都是基于点坐标位置的,与军事应用习惯和导航定位位置服务要求不完全匹配,国际上正在试验和推广类似于USNG导航定位区位编码,美国这套编码因为其覆盖范围和投影方式等与我国空间数据组织模式不一样,因此,直接移植过来存在一定的问题。

  三、如何实现导航定位区位编码

  在中国,如何实现我们自己的导航定位区位编码?以及延伸到全球。导航定位区位编码的基本思路是基于全球剖分应用模型,实行全球有规律的一种科学的网格,并且在这个网格的基础上发展出我们国家自己的一套导航定位区位编码规范或者标准,并在这个规范和标准基础上发展出相应的导航定位服务机制。这个工作列入了国家973项目计划,已经研究和发展了将近四年多,国家也投入了将近三千万的研究经费,取得了一些成果,可以作为发展区位编码的基本条件。国家973项目组织了国内由北京大学、武汉大学、国防科技大学、解放军信息工程大学等12家单位联合攻关,我本人担当973项目技术首席,趁这个机会向各位代表汇报一下这边的核心工作,发展一套新型的地球剖分模型,将地球表面剖分成形状近似、空间无隙无量、尺度连续的多层次网格。好处是什么呢?大到整个地球,小到厘米级,全球有32级网格,每一级网格的每一个网格都有一个唯一的编码,理论上讲,这些编码可以作为地球上一个区域的标识,用一串整形字符代表了一个区域,比利用经纬度再加上其它辅助手段(比如半径等等)来的更直接,最大的好处是有可能能变成一个标准,大家都执行,973做的一个核心工作是什么呢?就是如何形成一个科学的网格?因此,提出的一套网格叫做GeoSOT网格,现在正在制定有关的标准,32级网格里,把我们国家已有的测绘网格、气象、海洋网格、军事上使用的各种网格变成这套网格体系中的一个子集,首先具有兼容性和包容性,同时,又是一个完整的地规网格,上下之间都是4:1,实际上就是优良的数据球骨架,因此,这套网格首先能够做的工作就是把现有的测绘、气象、海洋的数据整合起来。第二个意义,可以作为遥感数据的一个划分标准,如果我们的后台遥感数据、测绘数据、海洋数据以及社会经济数据都可以打上网格标识的话,导航定位再以此为标识,就差距了前后台的一致、数据检索和分发情景的一致,产生了很多有益的延伸,这套网格体系作为科学研究的一部分,通过了严格的科学论证和试验,得到了各方面的认可,网格标准将在今年年底正式发布,由此可以发展出为我们导航定位区位编码提供一套理论基础,这是这套网格整形编码的设计模型。

  由这套网格发展出专用的导航定位区位编码模型,主要的方式是让每一个编码都有一个唯一的标识,更重要的是由此和各种信息产生直接的关联,为了让这些编码有利于方位、方向、距离的引导,它有特殊的编码要求,网格及其相应编码基本可以满足位置服务和城市各位定位标识以及海空二炮、导弹、飞机导航要求,网格之间有天然的联系,任何一个网格和地球上其它网格都有内在的联系,可以快速的匹配出这个网格和另外一个网格的空间关系,经过试验,这套模型首先是简洁,第二方便,第三是可以满足现有的各种需要。

  具体的实现方法,实际上很简单,在现有的导航定位的插件、导航定位的终端上给出这样一个软件,这个软件要形成规范,由涨价提供,更重要的是这套软件的编码方式要和数据组织关联起来,除了经纬度以外,给出的编码能够快速的进行数据匹配、数据查找、数据导航以及数据的关联。

  四、导航定位区位编码带来的好处

  第一,为导航定位数据输出提供新的表达样式,让空间的位置、区域位置能够直接表达。第二,为行业数据的规格统一提供理论基础。第三,为导航定位数据高效关联检索提供技术基础。第四,为建立高效的位置服务技术提供技术支撑。美国USNG是我们这个编码体系中一种表现形式,也是一个子集,今后和世界各国数据的交联也会更加方便。如果各种数据在产生的时候就自然的赋予编码的话,对大数据的管理和内在的整合机制提供一种使用方法。

  五、导航定位区位编码的验证情况

  时间关系,不多谈了。完成了科学性验证,包括正确性证明,以及完备性证明,全球覆盖的完备性,导航定位的完备性,空间关联的完备性,理论的一致性证明,与各种行业网格的一致性,与经纬度的一致性,与CGC2000终端系统的一致性。应用试验,总体来讲,可以作为数据组织和编码服务的基础,这个基础奠定了导航定位的基础的定位和服务的定位,导航定位今后如果采用了这个标准,也会对后台各个行业的数据的准备、组织与数据库的产生影响。现在有些厂家包括著名的北斗厂家已经在试用和实现这种方法,而且在特种行业发挥了积极的作用。

  六、导航定位区位编码的发展规划

  第一,建立行业标准规范。第二,推动发展军民统一的国家标准。

  导航定位区位编码的发展,虽然在国内还是新事物,国际上,很多发达国家已经在做有益的探索,随着我国导航定位的发展以及我们国家空间信息基础设施的发展,可以预期我们国家慢慢的能发展出一个有我们国家特色同时也可能能发展出世界性的基础性编码体系,我们也愿意为这套编码不断的添砖加瓦,不断的推动,也希望在座的各位代表共同发展这一有意义的事业。

  谢谢大家!

  (此为报告人现场发言速记记录,未经报告人本人审核。)

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