我国地质灾害监测站点历经多年分期建设,监测设备来自不同厂商,数据格式、通信协议、解算算法各自独立。同一地市乃至同一隐患点的监测数据往往分散在多个平台之中,基准难以统一、成果难以比对、质量难以评价,形成了大量"数据孤岛"。如何将不同厂商设备的监测数据统一接入、统一解算、统一质量管控,已成为各级地质灾害防治部门面临的共性难题。
千寻位置基于北斗卫星系统,利用遍布全球的10000余座北斗地基增强站,构建了省市县级GNSS统一解算平台与数据质量评价系统,支撑多厂商监测设备统一接入、全省监测数据统一处理、监测数据质量实时评价。方案已在某市级统一解算平台落地应用,实现6个厂家、997台设备的统一接入管理,并在自然资源部技术指导中心部署运行,月处理监测数据量超千万条,经过大规模实战的充分验证。
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一、问题与痛点分析
我国地质灾害监测预警体系建设历经调查评价、群测群防、专业监测等多个阶段,监测设备由不同单位在不同时期分期采购建设,由此带来三方面突出问题。
一是多厂商并存形成数据壁垒。其他主流厂商的GNSS接收机数据格式与通信协议各异,解算软件分散部署在多个数据中心或厂商服务器上,无法统一管理和维护。省市部门汇聚区域监测数据时,往往需要逐一对接多个异构平台,重复建设多、集成成本高、运维难度大。
二是解算口径不一影响成果可靠性。各厂商GNSS算法基础、软件稳定性、解算可靠性不一致,解算结果的真实性、准确性和稳定性缺乏统一验证,同一隐患点不同设备的监测成果可能出现明显差异,难以支撑区域风险统一研判。
三是基准不统一、数据质量难管控。监测点各自依托不同基站解算,成果之间缺乏统一的空间基准可比性,大范围监测难以形成整体结论。同时,野外工况下设备故障、数据缺测、观测异常时有发生,缺乏系统化的数据质量评价手段,异常数据极易干扰预警研判。
四是运维体系割裂。不同厂商建设的监测系统运维模式与技术要求各异,基层监测人员需要面对多套操作界面,故障响应与日常运维成本高企,监测体系的长期运行效能难以保障。
针对上述痛点,千寻位置依托一张网资源与自主算法,打造"统一接入+统一解算+统一质量评价"的一体化方案,从根源上破解多厂商数据管理难题。
二、方案详解
千寻位置GNSS统一解算方案遵循感知终端、数据通信、时空解算、平台服务、场景应用五层架构,以GNSS统一解算平台为核心,配套数据质量评价系统,支撑多厂商监测数据的统一管理。
2.1多厂商设备统一接入
在数据接入层,千寻位置方案摒弃逐厂商点对点集成模式,采用标准化接入架构。监测设备以行业通用的RINEX标准格式输出GNSS观测数据,平台支持NTRIP、MQTT、HTTP等多种协议接入;监测数据经物联网平台统一连接后,通过统一接口协议进入解算引擎,输出标准化的三维坐标解算成果并汇入统一监测数据库。
该模式使其他主流厂商的具备标准原始观测数据或开放接口的存量设备可适配接入,省市县级平台按照统建共享原则逐步汇聚区域监测数据,避免重复建设。
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2.2GNSS统一解算与虚拟基准站技术
在解算层,平台依托千寻位置增强站一张网,实现全省监测数据统一处理。针对大范围监测的基准统一难题,采用虚拟基准站技术,以统建共享"虚拟站"替代传统"一点一基站"模式:基于增强网区域建模,为覆盖区域内的监测站点提供统一基准的解算服务。
相比"一点一基站",虚拟基准站统建共享具备显著优势:大部分基站设备可复用于监测,建设成本大幅降低;单站故障不导致数据丢失,系统冗余度有效提升;基站数据不仅服务单一隐患点,还沉淀为区域基准数据,数据利用率显著提高;随着运行时间积累,长时间序列有利于趋势分析,系统可靠性与精度同步提升。
统一解算可与千寻位置FindMM静态高精度定位服务联动,提供区域网平差、后处理解算、实时解算三级解算模式,7×24小时支撑大规模、高频次解算需求。经37次现场模拟微小变形滑动实验验证,FindMM可提供毫米级形变解算能力,水平解算精度优于1.39mm、高程优于1.96mm(实验室值),完全满足滑坡、崩塌等灾体毫米级形变监测的精度要求。
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2.3数据质量评价系统
针对数据质量难管控的问题,千寻位置数据质量评价系统对设备健康度、数据完整性、观测值置信度进行实时评价,自动识别设备故障与异常观测,为预警研判提供可靠的数据底座。该系统已在自然资源部技术指导中心部署应用,月处理监测数据量超千万条,具备国家级数据治理场景的实战检验。
三、实践验证
某市级统一解算平台是多厂商统一管理的典型落地案例。平台统一接入6个厂家的997台GNSS监测设备,覆盖768个监测点、229个基站点,实现全市监测数据统一接入、统一解算、统一管理。虚拟基准站统建共享模式大幅降低了基站建设投入,有效降低GNSS解算软件维护的技术门槛,提高了数据可靠性。通过统一接入与统一处理,平台化解了数据分散在多个厂商平台的难题,管理部门可在一个视图内掌握区域形变趋势与设备运行状况,监测管理效率有效提升。
在国家级应用层面,千寻位置支撑自然资源部技术指导中心开展地灾监测数据清洗与治理工作,数据质量评价系统同步服务多参数预警研究应用,月处理监测数据量超千万条,为国家级地灾监测数据治理提供了有力支撑。
配套的地灾大数据分析平台获国家级认可,已在全国形成超200个应用案例。与GNSS统一解算平台、数据质量评价系统协同,千寻位置形成了"统一接入—统一解算—质量评价—预警分析"的完整数据治理闭环。千寻位置GNSS解算软件已获得计算机软件著作权和3项发明专利,并取得水利先进实用技术推广证书,技术自主可控。
四、结语
多厂商监测数据的统一管理,是地灾监测从"单点建设"走向"全网运行"的必由之路。千寻位置依托10000余座增强站一张网,以标准化接入打通多厂商数据壁垒,以虚拟基准站技术实现大范围统一解算,以数据质量评价系统守住数据可靠性底线,方案已在市级统一解算平台和自然资源部技术指导中心等项目中得到充分验证。千寻位置时空智能总用户超过27亿,服务覆盖230+个国家和地区。未来,千寻位置将持续依托北斗时空智能核心技术,赋能地质灾害监测预警体系统建共享,支撑各级自然资源部门守护人民群众生命财产安全。
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