將“北鬥壹號”導航衛星系統與數字地質調查系統相結合，是我國衛星技術在野外地質調查領域的典型應用。壹方面，“北鬥壹號”導航衛星系統的引入完善了數字地質調查系統功能，使其具備了通信功能，增強了系統的信息服務與安全保障能力；另壹方面，數字地質調查系統的廣泛應用為“北鬥壹號”導航衛星系統的推廣提供了技術和硬件基礎，有利於其在地質調查領域紮根和快速發展。
系統集成與研發的總體思路是在軟件和硬件方面將“北鬥壹號”導航衛星系統技術與數字地質調查工作流程深度融合。軟件方面，在地質調查的野外數據采集、室內數據整理和管理調度等各個環節中，將“北鬥壹號”導航衛星系統的定位、通訊和監控功能與成熟的數字調查軟件系統集成，包括3個子系統：①數字填圖野外數據采集系統（RGM ap）；②數字地質調查信息綜合平臺（DGSInfo）；③GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統。
壹、數字填圖野外數據采集系統（RGM ap）
數字填圖野外數據采集系統（RGMap）適用於野外作業的移動結點，運行於掌上機中。系統支持北鬥藍牙移動模塊和大部分種類的北鬥移動壹體機（要求屏幕尺寸不小於3.5寸，操作系統為Windows Mobile或Android系列）。其中，北鬥藍牙模塊通過藍牙功能與程序連接，壹體機中的北鬥模塊通過串口直接與程序連接。由於掌上機存儲的數據量較小，並考慮到便於用戶從外部編輯，系統采用xml文件存儲北鬥數據。系統功能框架見圖6-17。
圖6-17 RGMap數字填圖系統北鬥信息管理模塊功能框架圖
系統功能模塊分為基本功能、安全保障相關功能和主動響應功能等部分，除具備基本的北鬥衛星定位與通信功能外，系統充分結合GIS、GPS和手機通信，為野外地質調查人員提供實時位置服務、通信服務和安全保障服務。
.1“北鬥壹號”與GPS雙模式位置報送機制
位置報送是“北鬥壹號”導航衛星系統為野外地質工作提供的壹項重要功能，使得野外地質調查人員不僅能夠知道自身所處的位置，並且能夠將此位置信息告知他人，是實現野外工作實時監控和安全保障的基礎。位置報送需要先進行定位，再通過北鬥短信的方式將位置信息發送到指定的結點。由於“北鬥壹號”導航衛星系統自身的定位功能有所限制，如信號強度不高、定位受頻度限制（壹般民用卡的頻度為1分鐘，即每分鐘可定位壹次）等，系統采用了GPS與“北鬥壹號”衛星系統組合應用的方式，實現了利用1個頻度報送位置的功能。
2.緊急短信的快速發送
用戶可預先設置緊急短信發送的地址列表以及短信內容，在緊急情況發生時壹鍵式報警。緊急短信按照地址列表中的順序逐個發送，用戶可對地址的優先級進行調整。由於野外駐地是最方便展開救援的結點，壹般將其地址設在首位。緊急短信界面如圖6-18所示。
3.北鬥終端與手機的短信互通
通過指揮結點服務器的轉發，實現北鬥終端與手機的短信互通，在無手機網絡的艱險地區也可以與外界保持實時溝通。北鬥終端向手機發送短信時，系統會在短信前自動增加命令頭“＃PM［手機號］＃”（圖6-19），然後以自發自收的方式發出短信，當服務器監收到該短信後，即通過手機貓向該手機號碼轉發短信內容和北鬥卡號：手機回復短信時，須編輯短信頭“B［北鬥卡號］M”，再加上短信內容壹起回復到服務器的地址，由服務器完成向北鬥終端的轉發。流程如圖6-20所示。
圖6-18 RGMap北鬥緊急短信
圖6-19 RGM ap編輯手機短信
圖6-20 北鬥與手機短信互通流程
4.信息查詢服務
目前包括單位公告信息查詢和區域預警信息查詢兩項功能。單位公告信息查詢功能可使野外地質調查人員方便地查詢主管單位的最近公告（圖6-21），以便掌握最新的工作動態。區域預警信息查詢功能通過在指揮結點建立區域基礎信息數據庫，包括工作區域的預警、地質背景和地理人文等信息，方便野外地質調查人員進入陌生區域時進行查詢。
圖6-21 RGMap公告信息查詢
二、數字地質調查信息綜合平臺（DG SInfo）
數字地質調查信息綜合平臺（DGSInfo）適用於野外駐地或者省級地調院等中小型固定管理結點，同時具備北鬥移動終端的所有功能和北鬥服務器管理程序的部分功能。程序通過串口訪問北鬥設備，既可以連接北鬥普通指揮機（下轄100用戶），作為簡單的管理結點使用，也可以連接北鬥車載機、藍牙模塊等，作為移動終端使用。
系統由北鬥設備獲取數據，采用Access數據庫存儲數據，功能模塊分為基本功能、北鬥信息綜合查詢功能和北鬥信息可視化功能等部分。具體功能及說明見表6-1，系統指揮監控界面見圖6-22。
表6-1 DGSInfo北鬥監控指揮系統功能列表
圖6-22 DGSInfo北鬥監控界面
北鬥控制臺（圖6-23）是DGSInfo利用“北鬥壹號”導航衛星系統實現指揮和監控的核心工具。通過北鬥控制臺，用戶可方便地實現下轄終端位置和短信的監控，可與其進行實時短信交流，並支持歷史數據的查詢和瀏覽。
圖6-23 北鬥控制臺
1）信息有效時間設置：控制當前顯示信息的有效時間，可設置時間值和時間的單位（mhi/h/d）。
2）圖面信息刷新：可選擇自動刷新和手動刷新兩種模式。
3）當前顯示用戶：按照有效時間查詢出用戶定位信息。註意，此處為用戶最新定位信息，故每個用戶僅對應1條記錄。
4）短信：按照有效時間查詢出用戶短信信息。可聯動圖面點，也可回復任意壹條短信。
5）北鬥事務隊列：將北鬥未執行的任務記錄到隊列中，頻度允許後自動順序執行。可對事務隊列進行“暫停”、“刪除”和“清空”等操作。註意：北鬥事務進入隊列分為主動和被動2種模式。“主動”事務是指本機直接操作產生的事務，如本機定位，本機通信，本機主叫其他用戶等：“被動”事務是指其他用戶發送的服務請求，如其他用戶的最近用戶查詢、其他用戶對本機的主叫查詢等。程序中默認“主動”事務優先級較高，因此將插入隊列最前，優先處理；“被動”事務優先級較低，將堆棧到隊列末尾，等待頻度，按順序處理。
6）全國圖查看：在所轄用戶信息超出本圖幅範圍時，可利用此功能在彈出的全國圖（1∶5000000）中查看。
7）恢復默認配置：將對話框中的某些配置恢復到系統默認值。
數字地質調查信息綜合平臺（DGSInfo）集成北鬥功能後，主要可用於野外項目的實時交流與指揮調度，從而實現駐地對野外作業人員監控和安全保障，並且對保證野外工作進度和質量有壹定的促進作用。
三、G SIG rid野外地質調查管理服務與安全保障系統
GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統主要通過北鬥衛星（定位、通信）技術，基於中國地質調查信息網格（GSIG rid），在地調局、大區中心或野外工作站等固定結點實現對移動結點的移動軌跡和通訊信息實時監控，並能與野外駐地和移動目標進行互動通訊，實現現代化的生產調度和管理服務。同時利用中心結點豐富的數據資源，為野外地質調查人員提供查詢服務，為突發事件應急處置的管理與決策提供數據支持。
系統采用B/S架構，以W eb三維地球為表現形式，地理地圖引用國家測繪局發布的天地圖，北鬥信息數據采用Oracle數據庫管理，主要功能包含實時監控（定位、通訊）人員信息查詢、北鬥歷史信息（定位、通訊）查詢、路線追蹤、緊急搜救和交互通訊以及路徑分析等（圖6-24）。
GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統功能設計結構見圖6-25。
圖6-24 GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統監控指揮功能
圖6-25 GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統功能設計結構圖
由圖6-25可以看出，系統的功能構成大致可以分為兩部分：①北鬥信息管理系統：②GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統。其中每個系統按照功能類型又可以劃分為多個功能模塊。
北鬥信息管理系統按照功能類型可以劃分為設備管管理模塊、數據庫管理模塊和綜合服務三個模塊，如圖6-26所示：
1）設備管理模塊：該模塊主要包含北鬥指揮型用戶機的串口連接、狀態信息查看和信號強度查看等功能。實現對硬件設備信息的管理。
2）數據庫管理模塊：主要實現數據庫創建和表信息的管理功能，主要包含：①北鬥監控數據的接收和存儲，將指揮機監聽到的下屬用戶的北鬥信息存儲到北鬥信息數據庫中。②單位、人員和卡號信息管理：實現單位信息、用戶信息、北鬥設備卡信息的添加、刪除更新、卡與人員綁定等功能，如圖6-27所示。③公告信息管理功能：實現單位公告信息的添加、刪除、更新等功能。④區域信息管理功能：實現單位區域信息，包括區域預警信息、區域地質信息和區域人文信息等信息的添加、刪除、更新等功能。
圖6-26 北鬥信息管理系統功能設計圖
圖6-27 單位、人員和卡號信息管理界面
3）綜合服務模塊：該功能模塊充分利用下屬用戶的定位信息和中心結點豐富的數據資源，為用戶提供人性化服務。主要包括：①最近用戶查詢服務：解析下屬用戶最近用戶查詢請求中的包含的當前坐標位置，根據指揮結點數據庫中存儲的其他用戶的位置信息進行空間分析，並將查詢的結果，包含最近用戶的卡號、姓名和單位等信息以北鬥短信的方式發送給服務請求用戶。②區域信息服務：解析下屬用戶區域信息查詢請求中包含的當前坐標位置和查詢數據類型，根據指揮結點數據庫中存儲的區域信息獲取查詢用戶所處區域的預警信息、地質信息和人文信息並通過北鬥短信的方式發送給查詢用戶。通過該功能可以在壹定程度上做到安全防範，避免安全事故的發生。③公告查詢服務：用戶通過公告查詢可以在無常規移動通訊信號的盲區及時了解單位的動態。④手機短信轉發服務：利用北鬥壹號指揮機和手機短信轉發設備實現手機和藍牙通訊定位終端之間的短信交互通信。
GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統的北鬥信息具有在W eb客戶端虛擬三維地球上實時顯示、歷史信息查詢和路線追蹤模擬等功能。系統的功能設計如圖6-28所示。
圖6-28 GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統功能設計圖
1）實時監控顯示模塊：該模塊主要實現系統監控信息（北鬥定位信息、北鬥通信信息和緊急報警信息）的實時顯示。主要包括：①定位信息實時顯示功能：將監控時間段內的下屬設備用戶的空間位置在虛擬三維地球上按照壹定的頻度進行更新顯示。監控的時間和刷新的頻度用戶可以根據需求自定義。②通訊信息實時監視功能：將監控時間段內的下屬設備用戶之間的短信交互信息以對話的方式在W eb客戶端進行顯示。③緊急報警顯示功能：解析下屬設備用戶發送的報警信息，以特殊標示在虛擬三維地球上顯示用戶的控件位置並在緊急報警用戶列表中顯示設備用戶的設備卡號、用戶姓名和單位等信息。並且系統會自動給單位的安全員手機發送救援短信，確保救援的及時性。④當天路線實時監視功能，系統將自動根據當天用戶的北鬥定位信息和短信上報位置信息模擬形成當天的運行軌跡，並在虛擬三維地球上動態顯示。
2）信息查詢模塊：該模塊主要實現數據存儲的歷史的信息的條件查詢和顯示。主要包括：①人員信息查詢：采用大區－省份－單位－人員四級目錄管理，可以在虛擬三維地球定位顯示查詢用戶的最近壹次定位位置和人員的詳細信息。②定位信息查詢：可以依據省份、單位、人員和卡號等多種條件組合查詢歷史定位信息，並可以在虛擬三維地球定位顯示某條查詢結構的空間位置和設備用戶的信息。③通訊信息查詢：可以依據省份、單位、人員和卡號等多種條件組合查詢歷史通訊信息，查詢結果按照信息類型進行分類，並按照通訊時間倒序的方式以列表方式進行顯示，如圖6-29所示。④路線軌跡模擬顯示：在虛擬三維地球上動態模擬顯示設備用戶的歷史運行軌跡（圖6-30）。
3）交互通訊模塊：該模塊主要通過北鬥指令的方式，利用指揮機與下屬設備用戶進行交互。主要包括：①短信交互：向下屬用戶發送短信，可以同時選擇壹個或多個下屬用戶。②主叫定位：以指令的方式主動獲取設備用戶的定位信息。③廣播功能：向所有監控下屬設備用戶發送壹條短信。此功能與向多個下屬用戶發送短信相比的優點是只占用指揮機的壹個時間頻度，不足是只有北鬥指揮卡具備此功能，並且只能在多級管理結點中的某壹層級實現，不能多層級同時實現（圖6-31）。
圖6-29 信息查詢界面
圖6-30 路線軌跡模擬顯示界面
圖6-31 短信交互通訊界面
4）基本工具模塊：該模塊主要包含虛擬三維地球的距離量算、面積量算、行車路徑分析和地球操作的基本功能。