中國地質調查局西安地質調查中心主要承擔西北五省（區）地質調查及相關綜合研究工作。西北地區野外地質項目工作區多為高海拔、高山峽谷、戈壁、沙漠等自然環境極為惡劣的無人區，通訊條件有限，存在大量手機通訊、地面網絡通信的盲區。目前，在通訊信號盲區，衛星電話、對講機成為地質人員主要通訊設備。但衛星電話的推廣應用受自動化程度低和成本高所限制，對講機的應用受距離和山體阻礙的限制，很難滿足野外地質工作人員的通信需求。急需通過高新技術為野外地質調查工作提供動態化管理和服務，為野外地質調查工作人員提高生命安全保障。
“基於3S技術的野外地質調查工作管理與服務關鍵技術研究與應用”是國土資源部公益性行業科研專項項目，中國地質調查局發展研究中心為總項目承擔單位。在總項目的技術指導下，西北區3S 關鍵技術研究與應用課題組采用我國北鬥壹代衛星系統通訊與定位技術、網絡技術、網格技術等先進的技術方法，積極開展了西北區野外地質工作管理與服務網格結點建設示範工作，組建基於北鬥衛星通訊技術的野外地質調查工作信息網絡，部署野外地質調查工作管理與服務系統。初步實現“野外人員－野外駐地－西安中心站”三級互聯互通。為野外地質調查工作的管理與服務提供了信息化通道，加大了西安地質調查中心業務網的覆蓋範圍，從而增強了西安地質調查中心野外地質調查工作的管理能力和服務水平。通過在西安地質調查中心以及西寧、烏魯木齊兩個野外工作站等地的示範與應用，構建西北地區野外地質調查生產調度、突發事件、應急處置的遠程服務網格結點體系和管理平臺，為西北地區野外地質調查人員和管理人員提供了壹體化的地質調查工作管理與服務的新模式，從而增強了西安地質調查中心、烏魯木齊野外工作站、西寧野外工作站聯動服務意識，全面提升公益性地質工作的綜合管理能力和水平。
壹、西北地區基於3S技術野外地質工作管理與服務體系結點組網與部署
西安中心野外地質工作管理與服務網格結點屬於中國地質調查局二級網格結點，通過北鬥衛星系統的無線通訊網絡、中國地質調查局廣域網的長途數字鏈路專線兩條物理鏈路上鏈中國地質調查局中心結點，同時與西寧、烏魯木齊兩個野外工作站采用北鬥衛星通訊，建立聯動機制，實現“中國地質調查局－西安地質調查中心－野外工作站－野外駐地”四級互聯互通，使得野外工作人員能與各級管理部門、服務站點之間保持實時通訊。野外地質工作管理與服務結點體系如圖7-1所示。
圖7-1 西北地區野外地質調查工作管理與服務體系
野外地質調查工作管理與服務網絡結點系統與地質調查項目的管理與服務流程緊密結合，具備野外工作人員態勢管理、路線示蹤、就近人員查找、短信廣播與群發、通訊與定位信息查詢等功能，可為野外地質調查工作的質量監控、檢查、管理和服務等各個環節提供野外地質調查、應急保障等多種信息數據的采集、傳輸、分享、處理、反饋和決策現代化的管理工具。
（壹）北鬥衛星通訊組兩
野外地質調查工作的北鬥衛星通訊組網架構總體由四級構成，分別為中國地質調查局中心結點、大區中心管理與服務結點、野外工作站、野外項目駐地。各級結點之間采用北鬥壹代衛星導航定位系統的通訊技術，實現互聯互通，為野外地質調查工作的管理與服務提供高效、便捷的信息通道。
西北區北鬥衛星通訊組網建設工作主要包括西安中心結點北鬥中心式指揮機的部署、項目駐地級北鬥普通型指揮機的部署以及用戶級北鬥藍牙通訊與定位終端的調試。北鬥衛星終端設備購置情況見表7-1，西北區北鬥衛星通訊組網如圖7-2a所示，北鬥衛星通訊工作流程如圖7-2b所示。
表7-1 北鬥衛星終端設備購置情況表
圖7-2a 北鬥衛星通訊組網示意圖
圖7-2b 北鬥衛星通訊工作流程圖
北鬥中心式指揮機安裝於西安中心機房，上接北鬥天線，用於接收北鬥衛星通訊定位信息，下接服務器，負責存儲北鬥信息，負責西北區北鬥用戶終端信息的監控與管理，構成西北區野外地質調查工作管理與服務結點的主要硬件設備。北鬥普通型指揮機，該設備數據安全性高、穩定性強、重量輕、體型小，適合於野外項目駐地使用。通過筆記本電腦或臺式機的串口與之連接，配套使用。北鬥藍牙通訊定位模塊屬於用戶級北鬥終端設備，具備北鬥短報文通信與定位功能，無顯示屏，需通過無線藍牙技術與PDA 掌上機或平板電腦配套使用，適合於野外地質調查工作人員使用。
（二）北鬥通訊定位設備部署
1.北鬥中心式指揮機部署
北鬥中心式指揮機（圖7-3）為管理型用戶機的高端產品，可對1000個北鬥用戶終端進行監控、管理。產品整機模塊化設計，便於今後西北區北鬥用戶容量擴容及進行系統維護。在數據安全性、處理速度、穩定性等方面具有顯著優勢。
圖7-3 北鬥中心式指揮機
西北區北鬥中心式指揮機安裝於西安地質調查中心機房，負責西北區北鬥用戶終端信息的監控與管理，構成西北區野外地質調查工作管理與服務結點的主要硬件設備。具體部署如下：
2011年7月設備到位後，課題組組織並實施北鬥中心式指揮機的安裝與調試。其中北鬥中心式指揮機的主機安裝在西安地質調查中心機房（位於辦公樓4層）。北鬥中心式指揮機天線長25m，天線接收器固定於辦公樓7樓樓頂（圖7-4所示）。北鬥中心式指揮機天線與正南方建築物的仰角小於45°。部署完後，北鬥壹代衛星系統的三顆同步衛星（東星、西星、備份星）波束均能被北鬥中心式指揮機接收，且信號穩定，短信和定位操作的成功率達到95%以上（圖7-5）。
圖7-4 北鬥中心式指揮機天線
圖7-5 北鬥衛星信號接收
北鬥中心式指揮機硬件性能及技術參數如下：
1）監控、管理下屬用戶的數量可擴展到1000個；
2）具備北鬥定位、通信功能；
3）可監控下屬用戶的通訊與定位信息；
4）具備短信廣播與群發功能：
5）支持電子地圖顯示：
6）IC卡拆卸安裝簡便快捷；
7）內置數據服務器，集成12英寸加固顯示器；
8）數據接口方式：RS232串口、網口；
9）整機采用2U 高度設計，可以直接安裝架設到標準19英寸機櫃中；
10）供電方式：交流220V、50Hz。
2.北鬥普通型指揮機部署
北鬥普通型指揮機為管理型用戶機，可對100個北鬥終端用戶進行監控、管理。該設備數據安全性高、穩定性強、重量輕、體型小，適合於野外項目駐地使用。但無顯示屏，需通過筆記本電腦或臺式機的串口與之連接，配套使用。北鬥普通型指揮機示意圖如圖7-6所示。
圖7-6 北鬥普通型指揮機示意圖
此次課題組購置北鬥普通型指揮機1臺，構成野外項目駐地級北鬥衛星通訊組網設備。北鬥普通型指揮機的架設十分便捷，l0 分鐘之內即可架設完畢，圖7-7為課題組在青海阿爾金1∶5萬打柴溝6幅區調項目駐地部署的北鬥普通型指揮機。
圖7-7 野外駐地北鬥普通指揮機部署
北鬥普通型指揮機硬件性能與技術參數如下：
1）監控、管理下屬的用戶數量為100個；
2）具備北鬥定位、通信功能：
3）具備監控下屬用戶定位、短信發送等功能；
4）支持電子地圖顯示；
5）數據接口方式：RS232串口：
6）整機采用1U高度設計，可直接安裝架設到標準19英寸機櫃中：
7）供電方式：交流：220V/50Hz或直流：9～32V。
3.北鬥藍牙通訊定位終端部署
北鬥藍牙通訊定位終端屬於用戶級北鬥終端設備，具備北鬥短報文通信與定位功能，無顯示屏，需通過無線藍牙技術與PDA 掌上機或平板電腦配套使用，適合於野外地質調查工作人員使用。
此次北鬥通訊組網示範，課題組從相關北鬥運營公司購置34臺北鬥藍牙通訊定位終端模塊（圖7-8）。
圖7-8 北鬥藍牙通訊定位終端
課題組在西北區選擇了4個野外地質調查項目進行北鬥組網示範，其中區域地質調查類項目3個，地質災害類項目1個。課題組與野外工作人員***同測試了北鬥通訊的穩定性、定位的精確性，同時與基於我國衛星的野外地質調查應用高技術產業化示範工程項目組人員聯合測試了不同北鬥衛星供應商北鬥終端設備之間的兼容性、聯通性。
北鬥藍牙通訊定位終端主要特點、性能指標等參數如下。
（1）主要特點
1）具備北鬥終端設備的定位與通信功能；
2）通過藍牙連接PDA 掌上機或計算機，控制北鬥終端的定位或通信進行無線數據的傳輸：
3）電池和IC 卡拆卸安裝方便；
4）環境適應能力滿足野外環境使用；
5）具備壹鍵式平安報和危險報警功能。
（2）性能指標
1）接收靈敏度≤1×10-5（方位角0°～180°，仰角20°～50°，接收信號電平－154.6dBW）；
2）首捕時間≤2s;
3）重捕時間≤1s;
4）藍牙傳輸距離≤10m。
（3）結構尺寸和重量
1）外形尺寸：整機長×寬×高：≤121mm×68mm×36mm（帶包角尺寸）；
2）重量：≤0.5kg;
3）接口：RS232接口、藍牙接口。
（4）電源
1）待機功耗≤2W;
2）供電方式：內置電池；供電待機時間不少於10h。
二、管理與服務結點系統建設
野外地質調查工作管理與服務系統運行在基於現代化的北鬥衛星通信技術、網絡技術、網格技術等先進技術構建的通訊網絡上。系統功能設計與地質調查業務流緊密結合，實現了西北區野外地質調查工作的遠程管理與服務，改變了以往地質調查工作信息傳遞、數據交換的模式。系統平臺總體分為三部分：部署於大區機房的GSIGrid北鬥應急態勢保障系統；部署於野外工作站或項目駐地的DGSS（2010）北鬥信息監控模塊；安裝於野外地質人員掌上機的數字填圖野外數據采集系統（RGM ap）北鬥功能模塊。野外地質調查工作管理與服務系統安裝與部署的詳細流程如下所述。
（壹）GSIGrid北鬥應急態勢保障系統
西安地質調查中心GSIGrdi野外地質調查管理服務與安全保障系統內嵌於原有的中國地質調查信息網格平臺西安結點中，通過網絡訪問北鬥中心式指揮機，並對其下屬卡的北鬥信息進行實時監控和管理。可實現野外地質調查工作人員的態勢管理，並實時獲取野外項目進展情況。同時可利用中心結點豐富的數據資源，為野外工作人員提供查詢服務，為突發事件應急處置的管理與決策提供數據支持。
GSIGird 北鬥應急態勢保障系統安裝過程分兩步實施：北鬥信息數據庫安裝、北鬥應急態勢保障系統安裝。安裝與部署過程如下。
1.北鬥信息數據庫安裝
北鬥信息數據庫采用Oracle數據庫，數據庫版本為O racle10.2.0。安裝於北鬥中心式指揮機上，安裝過程如下。
（1）Oracle數據庫安裝
本次數據庫采用O racle10.2.0，安裝與配置過程參考“O racle數據庫安裝手冊”。
（2）北鬥數據庫導入
首先將BDServer文件夾拷貝到北鬥中心式指揮機上，文件夾內容如圖7-9所示。
圖7-9 北鬥數據庫文件
運行BDServer.exe，彈出圖7-10所示界面。
選擇“數據庫指令→數據庫創建（O racle）”菜單，彈出如圖7-11所示對話框。
輸入Oracle系統SYSTEM 用戶的密碼，輸入創建的新的數據庫的用戶名稱和用戶密碼，選擇北鬥信息數據庫原型（.dmp文件），點擊“確定”按鈕，進入DOS數據庫導入界面，完成數據庫導入。
（3）北鬥數據庫訪問
數據庫導入成功，彈出數據庫導入完成對話框。選擇“連接設置→打開串口”菜單，彈出如圖7-12所示對話框。
圖7-10 北鬥數據庫導入（1）
圖7-11 北鬥數據庫導入（2）
圖7-12 北鬥數據庫訪問
串口設置為“串口2”，協議設置為“UART_40”；輸入北鬥信息數據庫的用戶名、用戶密碼和連接地址，點擊“確定”彈出如下對話框，完成北鬥數據庫部署工作。圖7-13為北鬥數據庫運行界面，圖7-14為北鬥野外人員信息數據庫管理界面。
2.北鬥應急態勢保障系統安裝
北鬥應急態勢保障系統主要包括實時監控（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，路徑分析等功能。2011年11月在總項目承擔單位中國地調局發展研究中心的協助下，完成北鬥應用態勢保障系統的安裝與調試工作，內嵌於中國地質調查信息網格平臺西安結點中，所選服務器為曙光天闊620r。
北鬥應急態勢保障系統安裝方法參考《GSIGrid 野外地質調查管理服務與安全保障系統部署手冊》，以下介紹系統硬件性能、系統資源以及運行情況。
（1）系統性能
服務器CPU:Intel（R）Xeon（TM）CPU 3.20GHz;
圖7-13 北鬥數據庫運行界面
圖7.14 北鬥野外人員信息數據庫
服務器硬盤：希捷500G；
服務器內存：DDR34.00GB；
服務器顯卡，RADEON 7000 RADEON VE Family：
服務器網卡：Intel（R）PRO/1000M TNetworkConnection。
（2）系統資源
數據資源：地球基本數據（VritualEarthData）、中國省界瓦片數據（clipline.HDF）、Oracle數據庫（beidou.dmp）；
站點資源：IGServer服務器、系統站點（VirtualEarthDotNet）；
軟件資源：O racle10g或以上版本O racle客戶端/服務器、GSIGrid野外地質調查管理服務與安全保障系統－信息平臺 BDServer、北鬥應急保障系統站點配置工具MVEConfigGuide。
3.北鬥應急態勢保障系統運行情況
北鬥應急態勢保障系統部署完成後，課題組人員對系統的各項功能進行了測試與示範。系統運行正常，以下為部分功能使用截圖。圖7-15是北鬥應急態勢保障系統管理界面，圖7-16是西北區人員列表示意圖，圖7-17是北鬥短信監控（應急救援示範），圖7-18是北鬥終端移動軌跡跟蹤（柞水縣境內）。
圖7-15 北鬥應急態勢保障系統管理界面
圖7-16 西北區人員列表示意圖
圖7-17 北鬥短信監控（應急救援示範）
圖7-18 北鬥終端移動軌跡跟蹤（柞水縣境內）
（二）DGSS（2010）北鬥信息監控模塊部署
DGSS北鬥信息監控模塊集成於數字地質調查信息綜合平臺（DGSInfo），安裝在服務器或筆記本電腦上，通過串口線連接北鬥普通型指揮機，構成野外工作站或項目駐地級野外工作管理與服務結點的軟件系統。同時具備北鬥藍牙模塊的所有功能和北鬥應急態勢保障系統的部分功能。
課題組所選筆記本型號IBM T61，通過串口線連接北鬥普通型指揮機，完成項目駐地級野外工作管理與服務結點系統建設工作。並通過在陜西秦嶺山陽縣、青海省門源縣青石嘴地區礦產遠景調查項目、青海 1∶25萬巴什庫爾幹幅（J46C001001）、茫崖鎮幅（J46C002001）區域地質調查（修測）項目、青海阿爾金1∶5萬打柴溝6幅區調項目以及青海省玉樹州稱多縣環境災害項目的示範，測試了DGSS北鬥信息監控模塊的各項功能，以下詳細介紹該系統部署流程及系統運行情況。
1.運行環境
系統運行環境需要符合表7-2中的要求。
表7-2 系統運行環境需要符合的要求
2.連接北鬥設備
安裝完DGSS北鬥信息監控模塊後，需通過串口方式連接筆記本電腦與北鬥普通型指揮機。由於IBM T61不提供串口接口，課題組需要將串口轉換為USB連接。具體操作步驟如下：
1）安裝USB串口線驅動程序；
2）打開北鬥設備，將其通過USB 接口與PC 相連；
3）打開“設備管理器”（在“我的電腦”上點擊右鍵或者在“控制面板”中找），按下圖找到“USB SerialP ort”，設置其串口號（本次示範所選串口為COM 4），如圖7-19所示。
圖7-19 筆記本串口設置
3.訪問北鬥普通指揮機
進入DGSInfo系統，依次選擇菜單“北鬥→打開串口”，選擇所需連接北鬥設備對應的串口號進行連接，本次組網示範課題組選擇的端口為COM 4。點擊“OK”進入DGSS北鬥信息監控模塊。如圖7-20所示。
圖7-20 連接北鬥普通指揮機
4.DGSS北鬥功能應用情況
DG SS 北鬥信息監控模塊部署完後，課題組錄入了野外示範人員信息數據庫，並在4個野外示範項目所在工區，對系統各項功能進行了全面測試與示範。經測試，系統與西安中心結點之間通訊正常，能有效地監控其下屬卡信息。圖7-21至圖7-23為系統運行部分截圖。
圖7-21 北鬥普通指揮機用戶信息庫
圖7-22 北鬥普通指揮機DGSS系統運行界面
圖7-23 北鬥普通指揮機DGSS系統短信管理
（三）RGMap北鬥功能模塊部署
數字填圖野外數據采集系統（RGMap）中的北鬥功能適用於野外壹線工作人員使用，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（屏幕尺寸和操作系統需達到要求），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。本次示範所配備的掌上機型號為合眾思壯集思寶 M 758（圖7-24）、Getac PS535FC-1（圖7-25）。系統具體部署及應用情況如下。
圖7-24 集思寶M758
圖7-25 Getac PS535
1.運行環境
RGMap系統運行介質為掌上機，操作系統為微軟Window Mobile系列，屏幕尺寸應大於3.5英寸。由於各種機型的操作系統與屏幕大小有所不同，RGMap適用於不同版本的操作系統，課題組所選掌上機操作系統版本如下；
1）W indows Mobile6.5，機型：集思寶M758:
2）W indows M obile6.2，機型：Getac PS535FC.
RGMap程序安裝：將RGMap（WM6）程序拷貝到掌上機中。由DGSInfo系統生成野外手圖數據拷貝到掌上機的“M y Documents”目錄下。具體操作見《數字地質調查系統操作指南（上冊）（中冊）》。
2.連接北鬥藍牙模塊
首先在掌上機上進入藍牙程序設置界面，搜索對應北鬥藍牙模塊的藍牙號，然後進行藍牙配對（北鬥藍牙模塊的藍牙配對密碼為8個0），並為北鬥藍牙模塊建立“發送端口”（即COM 端口），此COM 端口即為RGMap北鬥功能模塊訪問北鬥藍牙模塊的COM 串口。連接過程見圖7-26。
圖7-26 連接北鬥藍牙模塊
連接北鬥藍牙模塊時有如下兩點需要註意：
1）建立COM 時，建議取消“安全連接”選項，否則使用過程中，容易出現藍牙信號中斷；
2）壹個COM 端口只能連接壹臺北鬥藍牙模塊，且不能刪除此連接。因掌上機的COM端口數量有限，掌上機連接北鬥藍牙模塊數量過多時，會造成無法建立“發送端口”的現象（解決辦法為恢復掌上機操作系統）。建議在掌上機背面貼上與之唯壹對應的北鬥藍牙模塊的藍牙號，避免因混亂使用而造成無法建立“發送端口”。
3.RGM ap北鬥功能應用情況
在秦嶺、青藏高原、新疆等地，課題組人員針對RGM ap的短報文收發、平安報、遇險警報、定位等其他北鬥功能進行了全面測試與示範，熟練掌握了各項功能的應用技術。圖7-27為RGM ap北鬥模塊實際應用的界面展示。
圖7-27 ROMap北鬥模塊運行界面