基于CORS系统的数据存储的研究

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CORS(Continuously Operating Reference Stations)系统是一种将GNSS导航定位技术、现代通讯技术、计算机技术、测绘技术等多种技术集成的实用性网络系统,它提供移动定位、动态连续的空间框架等空间位置信息服务,是城市、地区和国家不可或缺的空间信息基础设施。它将一系列的定位信息利用网络和数字通讯技术提供、分发给广大用户,使大地测量能以更快捷、更广泛、直接开放的形式服务于国家建设。   本文对CORS系统的事后数据服务部分进行详细分析。事后数据服务是CORS系统的重要组成部分,它能科学、有效地存储、管理各参考站的观测数据,并可以按需随机抽取,为实时和事后用户提供高质量的数据服务。CORS系统需要存储海量数据,要存储这些数据需大量的硬件空间,而数据压缩是在不增加硬件成本的前提下,从软件的角度利用系统现有资源,存储更多数据的有效办法。因此,本文研究设计了事后数据服务系统的数据存储、压缩及服务等功能,并利用程序语言开发了系统数据存储、压缩及服务软件,论文的主要研究内容如下:   (1)首先介绍所采用的虚拟参考站(VRS)技术的原理及各组成部分的作用。根据系统各组成部分的数据流特性及应用需求,设计存储方式和压缩方法。   (2)考虑到事后数据服务的需求,将接收自各参考站的数据进行统一的存储管理以供用户下载。对比各种数据存储方式及主流数据库的优缺点,采用基于SQL SERVER关系数据库实时存储和文件存储相结合的方式存储参考站上传的数据。分析了参考站上传的各类数据的数据格式并基于该格式设计了数据表,研究数据表间的关系,最后设计了基于web页面的数据发布平台,提出平台架构,并详细阐述了平台各部分的功能。   (3)考虑参考站海量数据长期存储的需求,对以文件方式存储的数据进行压缩。本文详细阐述了GPS数据格式,深入研究了现有无损压缩算法,将主流压缩方法进行对比,根据实时性和运行环境的不同设计出不同的解决方案:在实时性要求较高,但程序运行环境较差时,采用数据预处理和Huffman编码相结合的压缩算法,其实测压缩比不低于62%。该算法的压缩比要比直接使用Huffman编码高8个百分点左右,并且该算法优越于Winrar,Winzip等传统压缩工具。该算法虽然运行速度快,程序量少,压缩比率高,但是它只能对RINEX标准格式进行压缩,且数据预处理时损失大量的信息。因此在实时性要求不高且程序运行环境较好时,采用LZ77和Huffman编码相结合的压缩算法,其实测压缩比率不低于57%。该算法不仅能对RINEX数据进行压缩,而且能实现对二进制数据进行压缩,且能达到很好的压缩效果。由于此算法没有经过数据预处理,所以没有任何信息损失,解压缩后的数据和源数据是完全相同的,实现了真正意义上的无损压缩。针对不同的情况采用适当的压缩方法,对减少存储空间,解决数据传输的瓶颈问题具有重要意义。
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