姜萬(wàn)水

（浙江省第一測(cè)繪院，浙江杭州　310000）

淺析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的應(yīng)用

姜萬(wàn)水

（浙江省第一測(cè)繪院，浙江杭州310000）

我國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正處于高速發(fā)展階段，本文主要是對(duì)我國(guó)北斗衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行分析，通過與國(guó)際其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的對(duì)比，淺析關(guān)于我國(guó)北斗衛(wèi)星的優(yōu)勢(shì)和差距，并對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位功能以及定位系統(tǒng)的應(yīng)用工作原理，以此分析其主要的技術(shù)構(gòu)成和特征，同時(shí)也對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在科學(xué)及民用工作中的功能，及未來(lái)定位系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用。

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用

1　緒論

我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)空間是由5顆靜止軌道衛(wèi)星及30顆非靜止的衛(wèi)星構(gòu)成，目前正處于建設(shè)期，北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)能夠提供的服務(wù)為兩種，其一既是開放式服務(wù)，也就是說(shuō)能夠提供正確的定位和測(cè)速，這屬于免費(fèi)提供的服務(wù)，且需要處于服務(wù)區(qū)內(nèi)完成，第二種服務(wù)是授權(quán)服務(wù)，也就是能夠更精確的幫助定位，且精準(zhǔn)度能夠達(dá)到10米的范圍，而傳播速度為精度50納秒，測(cè)速精度是0.2米/秒。授權(quán)服務(wù)主要是向客戶提供更加精準(zhǔn)且速度更快的通信服務(wù)及更加完善的系統(tǒng)信息。

目前，我國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)預(yù)計(jì)2020年能夠做到全球覆蓋，所以正在計(jì)劃進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，每年會(huì)發(fā)射衛(wèi)星進(jìn)行地面的定位覆蓋。

2　導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成

我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是全球第三個(gè)成熟的導(dǎo)航系統(tǒng)（其他兩個(gè)為美國(guó)GPS，俄羅斯GLONASS），其主要在土地測(cè)繪中得到實(shí)際應(yīng)用。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)主要有三個(gè)部分：①客戶端，其主要任務(wù)是接受來(lái)自于導(dǎo)航通信系統(tǒng)帶來(lái)的信息，②地面控制中心，其主要功能是對(duì)實(shí)際的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的測(cè)量，校正導(dǎo)航數(shù)據(jù)參數(shù)，對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)行軌道及運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)控，并且對(duì)客戶實(shí)際參數(shù)進(jìn)行修正和定位，③導(dǎo)航通信衛(wèi)星，它是由2顆地球同步軌道衛(wèi)星構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)信息的傳輸工作。

與國(guó)外的相關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相比，依然存在著差距，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)由于是前蘇聯(lián)解體前研發(fā)的，后期由于政治格局的變化導(dǎo)致研發(fā)經(jīng)費(fèi)及其他客觀因素影響，目前實(shí)際的使用和發(fā)展前景不被看好，而歐洲的相關(guān)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)GALILEO目前是試驗(yàn)階段，并不成熟，所以下文主要是將北斗和全球普及使用率非常高的GPS進(jìn)行比較（表1）。

我國(guó)北斗衛(wèi)星與美國(guó)GPS間有很大差距的，但北斗是我國(guó)自主研發(fā)且投入建設(shè)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)方面有其保密性，所以適合適用于國(guó)土資源等部門進(jìn)行推廣和應(yīng)用。且在經(jīng)濟(jì)的投入上并沒有非常的多。

3　北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面數(shù)據(jù)接收處理

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的終端機(jī)在接收和處理有效數(shù)據(jù)上按照類別進(jìn)行處理，每個(gè)類別會(huì)有編碼指令，比如定位、通信，查詢等都是有這些編碼指定控制管理，開啟或結(jié)束，由終端機(jī)去做數(shù)據(jù)的管理工作。在衛(wèi)星搜集數(shù)據(jù)后發(fā)送信息到地面終端，終端機(jī)有對(duì)信息的回執(zhí)功能，這樣可明確數(shù)據(jù)是否已經(jīng)完全到達(dá)地面，并監(jiān)控關(guān)于數(shù)據(jù)的處理過程。

以航船航標(biāo)舉例，在航行過程中安全是最重要的，所以對(duì)于位置及信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求非常高，那么在航行中首先需獲取準(zhǔn)確的航標(biāo)位置坐標(biāo)，在定位信息及數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，會(huì)通過標(biāo)準(zhǔn)的短信格式發(fā)送到北斗監(jiān)控終端機(jī)上，在發(fā)送到中心計(jì)算機(jī)上，工作人員會(huì)通過航標(biāo)定位進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，保證航船的安全。

表1

4　地籍測(cè)量應(yīng)用

4.1導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用

目前北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用主要是在對(duì)中小地籍及靜動(dòng)態(tài)的繪制中，由于面對(duì)較為復(fù)雜的土地構(gòu)造和數(shù)據(jù)，人工測(cè)量的方法顯然無(wú)法勝任，同時(shí)也會(huì)造成數(shù)據(jù)上的疏漏，所以北斗衛(wèi)星未來(lái)也將會(huì)大量應(yīng)用于測(cè)繪、靜動(dòng)態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)搜集中，特別提出面對(duì)地質(zhì)變形及災(zāi)后全天候測(cè)繪也會(huì)有效使用北斗衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)繪工作。

以北斗衛(wèi)星系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)建立起地籍控制測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)國(guó)家的土地管理局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求：地籍平面建設(shè)控制網(wǎng)顆分為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)及邊角網(wǎng)，一、二級(jí)小三角網(wǎng)（鎖），一、二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)，并且需要依據(jù)地域的整體規(guī)模各個(gè)級(jí)別地籍平面控制網(wǎng)點(diǎn)均可作為首級(jí)控制。北斗衛(wèi)星在實(shí)現(xiàn)地籍控制的過程中，沒有常規(guī)三角網(wǎng)設(shè)置時(shí)需要的近似等邊及精準(zhǔn)度估算偏低時(shí)需要加測(cè)等復(fù)雜的后續(xù)或附加的工作，利用北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行地籍控制測(cè)繪時(shí)，只要所給配備的儀器具有的精度符合其等級(jí)控制精度，控制點(diǎn)位符合其選擇的要求，就可以實(shí)現(xiàn)四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差率≤5厘米的要求，同時(shí)也可以滿足其四等以下網(wǎng)最弱點(diǎn)點(diǎn)位中的誤差要≤5厘米的要求。這就是我國(guó)北斗衛(wèi)星在測(cè)繪方面的精準(zhǔn)度的特點(diǎn)，提高相關(guān)的工作速度以及精準(zhǔn)度。

4.2土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

一般來(lái)說(shuō)在郊外野外的工作需要采用簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法或平板儀補(bǔ)測(cè)法，對(duì)于簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法就是有效的利用變更地物和周邊的明顯地物進(jìn)行位置關(guān)系的比較，這時(shí)比較傳統(tǒng)的會(huì)使用皮尺、鋼尺等測(cè)量工具，采取的是比較的方法，比如截距法、延長(zhǎng)線截距法等方法進(jìn)行實(shí)地的對(duì)比測(cè)量，關(guān)于這種測(cè)量的方法僅限于實(shí)地范圍比較小，且變更地物和周邊的對(duì)比地物有著較為明顯的數(shù)據(jù)差的情況，如果范圍擴(kuò)大，且數(shù)據(jù)之間不存在較大的明顯差異，就需要用平板儀補(bǔ)測(cè)法來(lái)進(jìn)行測(cè)繪工作，但平板儀補(bǔ)測(cè)法的工作效率非常低，主要是由于工作過程容易受到其他因素的感染，導(dǎo)致精準(zhǔn)度不符合要求，對(duì)于監(jiān)測(cè)質(zhì)量造成很大的影響。

就目前我國(guó)的監(jiān)測(cè)工作應(yīng)用比較多的遙感技術(shù)，對(duì)于宏觀上的變化有很好的適用性，但由于會(huì)受到地形環(huán)境等其他方面的影響，是無(wú)法滿足我們對(duì)于地域?qū)嶋H精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的要求的，特點(diǎn)是在微觀中依然是只能采取傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。

5　結(jié)語(yǔ)

北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)是我國(guó)自主研發(fā)的具有劃時(shí)代意義的導(dǎo)航系統(tǒng)，我國(guó)具有其完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，目前北斗衛(wèi)星的研發(fā)工作正在進(jìn)行，其也會(huì)和國(guó)際上其他先進(jìn)的定位系統(tǒng)及信息技術(shù)相結(jié)合，相信不久后，更加完善的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)會(huì)為我國(guó)的測(cè)繪管理工作發(fā)揮更大的作用，幫助我們帶來(lái)更大的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

［1］侯柯屹，梁福全，張軍.淺談北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及在測(cè)繪中的應(yīng)用. 2010（11）：62-63.

［2］黎寶琳.淺談北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)中國(guó)測(cè)繪的深遠(yuǎn)影響.中國(guó)科技財(cái)富，201 1（2）：1 20.