大地測(cè)量中北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的運(yùn)用分析

趙富國(guó) 張文剛

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展日新月異。我國(guó)在各種工作中對(duì)于全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)用越來(lái)越多，一個(gè)龐大的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈正在形成。相應(yīng)的促進(jìn)著空間和衛(wèi)星定位技術(shù)的快速發(fā)展，大地測(cè)繪技術(shù)尤其是空間大地測(cè)繪技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。文章經(jīng)過(guò)對(duì)于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)介紹，講述了該系統(tǒng)于大地測(cè)量當(dāng)中的運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：大地測(cè)量；北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)；運(yùn)用分析

我國(guó)大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展速度較快，但在實(shí)際發(fā)展過(guò)程中，經(jīng)常遭受外界因素的影響，導(dǎo)致其過(guò)程出現(xiàn)各樣問(wèn)題。所以，就需要對(duì)大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)進(jìn)一步分析，提出科學(xué)合理應(yīng)對(duì)預(yù)測(cè)，為大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)未來(lái)發(fā)展，奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)方面的概述

1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)的組成以及功能

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)（Compass） 為中國(guó)獨(dú)立運(yùn)行、自行開(kāi)發(fā)研制全球衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)。和俄羅斯格洛納斯 （GLONASS）、 美 國(guó) 的 GPS 以 及 歐 盟 的 伽 利 略（GALILEO）一起稱(chēng)做四大衛(wèi)星的導(dǎo)航系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是由用戶(hù)終端、空間部分以及地面中心的控制系統(tǒng)這 3 個(gè)部分構(gòu)成的。空間部分涵蓋了 5 個(gè)靜止的軌道衛(wèi)星以及 30 個(gè)非靜止的軌道衛(wèi)星。

其地面中心的控制系統(tǒng)為北斗導(dǎo)航的定位系統(tǒng)中樞部分，涵蓋監(jiān)測(cè)站、主控站以及注入站等多個(gè)地面站。其用戶(hù)端是由北斗的用戶(hù)終端還有與俄羅斯的“格洛納斯”、美國(guó)的GPS、以及歐盟的“伽利略”等多個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)方面兼容終端組成的。它能夠于全球范圍之內(nèi)全天時(shí)、全天候?yàn)楦鞣N用戶(hù)供給高可靠、高精度定位、授時(shí)服務(wù)以及導(dǎo)航，而且兼具著短報(bào)文的通信功能。衛(wèi)星導(dǎo)航的定位系統(tǒng)能夠?yàn)楦鱾€(gè)行業(yè)供給高精度的定位以及測(cè)速的服務(wù)。

2.北斗導(dǎo)航的定位系統(tǒng)和GPS方面異同剖析

（1）衛(wèi)星數(shù)量和軌道分布之間的對(duì)比

GPS系統(tǒng)是由24個(gè)衛(wèi)星來(lái)構(gòu)成的，分別于六個(gè)地心的軌道面之內(nèi)，其每個(gè)面內(nèi)部有著四個(gè)衛(wèi)星在工作，當(dāng)中的一顆為備份星。其衛(wèi)星軌道周期是半太陽(yáng)日，其六個(gè)軌道都是圓軌道，于赤道面上為等間隔的60°分隔，和赤道呈現(xiàn)出55°的傾角。北斗導(dǎo)航的定位系統(tǒng)空間段具有5個(gè)靜止的軌道衛(wèi)星以及30個(gè)非靜止的衛(wèi)星，其地球靜止的軌道衛(wèi)星位于東經(jīng)的58.75°與80°以及110.5°還有140°與160°，還有非靜止的軌道衛(wèi)星是由27個(gè)中圓的軌道衛(wèi)星以及3個(gè)傾斜同步的軌道衛(wèi)星構(gòu)成。

（2）定位原理以及精度方面的對(duì)比

GPS為被動(dòng)式的偽碼單向三維導(dǎo)航，是由用戶(hù)裝置獨(dú)立對(duì)自身三維定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算。

定位精度的P碼當(dāng)前已經(jīng)由16m提升到了6m，C/A碼當(dāng)前已經(jīng)由 25～100m提升到了12m，授時(shí)的精度當(dāng)前約為20ns。北斗導(dǎo)航的系統(tǒng)為主動(dòng)式的雙向測(cè)距導(dǎo)航，其地面中心的控制系統(tǒng)進(jìn)行解算，對(duì)用戶(hù)提供三維定位的數(shù)據(jù)信息。定位的精度約是幾十米，其授時(shí)的精度約是100ns。二代“北斗”能夠稱(chēng)做“中國(guó)的GPS”。

二、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在土地測(cè)繪中的應(yīng)用分析

1.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

（1）地籍測(cè)繪的含義

主要是指利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，以一定的準(zhǔn)確度確定土地界線，土地所有權(quán)和土地面積，并反映土地利用的類(lèi)型，分布和質(zhì)量水平。它為國(guó)家的土地管理部門(mén)提供專(zhuān)門(mén)的測(cè)繪服務(wù)，形成詳細(xì)的土地調(diào)查數(shù)據(jù)并為土地登記提供依據(jù)。地籍測(cè)繪和普通地形測(cè)繪有所不同，地籍測(cè)繪應(yīng)隨著測(cè)繪范圍內(nèi)的土地注冊(cè)變化而不斷更新，始終保證地籍材料的現(xiàn)狀與實(shí)際一。作為一項(xiàng)政府的行為，地籍測(cè)繪技術(shù)能夠有機(jī)結(jié)合技術(shù)與法律。作為一項(xiàng)與行政事務(wù)相關(guān)的技術(shù)地籍測(cè)繪技術(shù)可以幫助政府掌握國(guó)土資源的具體情況。地籍測(cè)繪在地籍調(diào)查的工作上進(jìn)行，能夠較為準(zhǔn)確的獲得地籍信息，為政府的地籍決策提供信息支持。因?yàn)榫哂锌辈烊∽C的法律特征，因而地籍測(cè)繪必須符合相關(guān)法律的要求，地籍測(cè)繪工作具有非常強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)性?xún)A向。

（2）地籍控制測(cè)繪中的應(yīng)用分析

在建立以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)的地籍測(cè)控網(wǎng)絡(luò)時(shí)，按照國(guó)土局頒布的《城鎮(zhèn)地籍測(cè)繪程序》的要求，可以將地籍測(cè)繪使用的網(wǎng)絡(luò)分成很多種類(lèi)，比如說(shuō)二三四等的三角、三邊、邊角網(wǎng)。一二級(jí)邊角網(wǎng)，一、二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)也可以被具體使用在不同規(guī)模的監(jiān)測(cè)地區(qū)，

以及對(duì)所有級(jí)別的地籍平面控制出口進(jìn)行主要控制。由于采用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行地籍控制，在常規(guī)三角測(cè)繪中無(wú)需采用近似等邊三角測(cè)繪，且精度估計(jì)較低時(shí)，可以避免添加對(duì)角線或增加起始邊等繁瑣的要求，只需要準(zhǔn)確度與分級(jí)控制精度相匹配，控制點(diǎn)的選取符合選點(diǎn)要求，四級(jí)網(wǎng)絡(luò)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)誤差率小于或等于5cm，四等以下網(wǎng)絡(luò)最弱點(diǎn)相對(duì)于起點(diǎn)誤差≤5cm。

（3）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)在大地利用中的應(yīng)用

常規(guī)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)一般采用簡(jiǎn)單補(bǔ)測(cè)法或平板儀補(bǔ)測(cè)法。其中，簡(jiǎn)單的輔助測(cè)繪方法利用變化的地物與周?chē)匚镏g的相對(duì)位置關(guān)系，采用卷尺和鋼尺等簡(jiǎn)單的測(cè)繪工具，采用比較法，截距法等幾何方法，和延長(zhǎng)線攔截方法。簡(jiǎn)單的補(bǔ)充測(cè)繪方法只適用于變化范圍小，且變化特征周?chē)忻黠@的目標(biāo)點(diǎn)的情況。但是，如果變化范圍大且目標(biāo)物體較少，則通常使用平板儀測(cè)繪方法。

2.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

（1）工程測(cè)繪的重要性分析

測(cè)繪學(xué)是一門(mén)歷史非常久遠(yuǎn)的學(xué)科，為人類(lèi)的發(fā)展做出了難以言表的貢獻(xiàn)。各種項(xiàng)目的發(fā)展離不開(kāi)測(cè)繪技術(shù)。這與項(xiàng)目的大小和類(lèi)型無(wú)關(guān)。工程測(cè)繪在各種項(xiàng)目中扮演著非常重要的角色。工程測(cè)繪貫穿整個(gè)工程流程。在施工前，需要對(duì)施工地址進(jìn)行調(diào)查，準(zhǔn)備地貌信息，水文信息等，為設(shè)計(jì)提供尺度圖和地形數(shù)據(jù)；施工階段是將測(cè)繪的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換為物理對(duì)象的基礎(chǔ)。項(xiàng)目計(jì)量從開(kāi)始到結(jié)束與項(xiàng)目建設(shè)密切相關(guān)。任何工程項(xiàng)目的建設(shè)都需要預(yù)先規(guī)劃，中期建設(shè)和后期檢查。初步規(guī)劃包括定位建筑物并測(cè)繪其地形和周?chē)h(huán)境，以確保施工設(shè)備能夠進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)。施工結(jié)束后，對(duì)項(xiàng)目的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，以確保施工工藝符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)技術(shù)的使用應(yīng)首先檢查起始參考點(diǎn)的準(zhǔn)確性，起點(diǎn)應(yīng)該是一個(gè)高層控制點(diǎn)，并且在起點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)之間具有良好的位置分布。當(dāng)使用動(dòng)態(tài)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，根據(jù)《工程測(cè)繪規(guī)范》（GB500262007）中規(guī)定的測(cè)繪精度和誤差要求，參考站的精度必須通過(guò)3～5個(gè)高位控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)繪和評(píng)估，以確?；镜淖鴺?biāo)在所有方位角觀測(cè)中具有一致的準(zhǔn)確性。根據(jù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)工作計(jì)劃的安排，進(jìn)行觀察并采取靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)繪。衛(wèi)星仰角為15°，時(shí)間為 45min，采樣間隔為10s。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜合上文所述，我國(guó)大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，處在一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，所以，在這樣的情況下，需要加強(qiáng)對(duì)大地測(cè)量和衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的分析，最終促進(jìn)其健康的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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