[发明专利]规模化大地控制网平差的分布式计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及“测绘科学与技术”学科中的“大地测量学与测量工程”技术领域，特别是一种规模化大地控制网平差的分布式计算方法。

背景技术

在局域或全球范围内建立由一系列地面控制点构成的大地控制网，通过精密测定控制点的三维位置及其时空变率，研究和测定地球形状、大小及其变化，能够为测制地图、工程设计和地球动力学等科学领域提供控制基础，为人造卫星、远程武器和各种航天器的发射和运行提供精确控制信息，为国家经济与国防建设提供控制保障。

当前全球导航卫星系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)逐步成为测定地面点位置的主要技术手段，随着越来越多的连续运行参考站(CORS,Continuously Operating Reference Station)的建立和多个卫星系统的投入使用，大地控制网的数据处理面临日益突出的有限计算资源和不断增长的数据规模的矛盾。大地控制网的数据处理中涉及的平差计算不仅面临海量观测数据的事后精确计算，还要应对大型网络实时数据的实时快速解算。

目前，传统的大地控制网平差的计算方法是将时空分布的测站所采集的观测数据传输到数据处理中心，数据处理中心按照一定的平差模型对观测数据进行平差处理与分析，再将成果发布给用户。然而，集中式的数据处理中心现有计算能力逐渐无法满足急剧增长的规模化大地控制网平差计算的处理需求。如当前国际GNSS服务组织(IGS,International GNSS Service)的核心CORS站已有200多个，再加上各种区域CORS网的测站，可用CORS数目已多达2000多个，而IGS数据处理中心目前限于计算能力只能同时处理100个以内的CORS站观测数据。大量的原始观测数据没有得到有效利用，造成相应的平差计算成果精度不稳定或不可靠。

为了实现大地测量控制网平差的高效处理，国内外研究机构和研究人员进行了广泛的关注和研究，发表的文献主要包括：《Journalof Geodesy》的《A new data processing strategy for huge GNSS global network》，《Journal of Geophysical Research》的《Fixed point theorems of GPS carrier phase ambiguity resolution and their application to massive network processing:Ambizap》，《测绘学报》的《超大规模大地网分区平差快速解算方法》。此类研究均是从降低传统集中式平差计算的算法复杂度等角度出发，对大规模大地控制网平差的快速解算带来了一定的效果。但相关的平差模型与算法多是针对单处理器体系架构编写的，没有顾及到当前多机多核硬件平台所带来的高效分布并行计算性能。

近年来，随着计算机硬件平台的高速发展，以分布式计算技术为主的高性能计算成为大规模数据处理的最有效方法。针对规模化大地控制网平差的集中式计算方法的处理瓶颈，本发明利用了分布式计算技术实现了规模化大地控制网平差的分布式计算。本发明的实质是对规模化大地控制网平差计算任务的并行分解与并行计算，易于实现，便于掌握。本发明方法顾及规模化大地控制网观测数据的获取和相关计算资源（CORS站网、联网数据中心等）本身的分布特性，实现规模化大地控制网平差的分布式计算方法，不仅提高对现有计算资源的利用率，而且可以使人们在高性能的计算能力下解决更复杂的大地测量数据处理问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有大地控制网平差的集中式计算技术的不足，提供一种规模化大地控制网平差的分布式计算方法，可实现规模化大地测量数据的高效处理，使用方便，其技术方案为：一种规模化大地控制网平差的分布式计算方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：控制网平差计算任务分解，利用现代观测技术手段获取的与大地控制网中空间分布的控制点位置信息相关的大量的距离、角度、高差、基线观测数据，具有空间分布和连续采集的特性，根据观测数据的观测条件、观测仪器型号、观测时期、控制点地理位置、控制点点数的原则综合将规模化大地控制网分成若干个区，每分区单独平差计算，然后把各分区联接成一个整体，将联结各区的控制点称为公共点，各分区内的控制点称为内部点，则规模化大地控制网平差计算任务划分为多个子计算任务，采用分区平差方法后，控制网平差计算的未知参数分为公共参数项和内部参数项两类，各个分区之间的内部参数项彼此相互独立；