大地測量中北斗衛星導航定位系統的運用分析

王禹

摘 要：全球衛星導航的定位系統（GNSS）于國民經濟的建設以及社會服務當中的運用愈來愈廣闊，已發展變成了一個龐大的行業。于當前經濟全球化過程當中，擁有著自身衛星導航的定位系統，逐漸成為國家其綜合實力方面重要的標志。該篇文章經過對于北斗衛星導航的定位系統介紹，講述了該系統于大地測量當中的運用。

關鍵詞：大地測量；北斗衛星導航定位系統；運用分析

中圖分類號：P228 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）26-0175-02

Abstract： The global navigation satellite system （GNSS） has been used more and more widely in the construction of national economy and social services， and has developed into a huge industry. In the current process of economic globalization， with its own satellite navigation positioning system， has gradually become an important symbol of the comprehensive strength of the country. This paper introduces the positioning system of BeiDou Navigation Satellite System （BDS） and describes its application in geodetic survey.

Keywords： geodetic survey； BeiDou Navigation Satellite System （BDS）； operational analysis

1 概述

北斗衛星導航的定位系統（Bei-Dou（COMPASS）NavigationSatelliteSystem），為繼俄羅斯GLONASS、美國GPS之后，是第三個非常成熟的全球定位系統。這個系統以“開放兼容、獨立自主、穩定可靠、技術先進、覆蓋全球”當做目標，促使衛星導航的定位產業鏈得到形成，推進其于交通測繪、海洋、運輸、災害預報海洋其他的特殊領域定位導航的服務。該篇文章首先是對北斗衛星導航的定位系統的概念與組成以及主要的技術特點進行了相關的介紹，接著又對北斗衛星導航的定位系統于大地測量之中的運用進行了相關的闡述，最后對北斗衛星導航的定位系統發展的前景進行總結以及分析。

2 北斗衛星導航的定位系統方面的概述

2.1 北斗衛星導航的定位系統的組成以及功能

北斗衛星導航的定位系統（Compass）為中國獨立運行、自行開發研制全球衛星的導航系統。和俄羅斯格洛納斯（GLONASS）、美國的GPS以及歐盟的伽利略（GALILEO）一起稱做四大衛星的導航系統。這個系統是由用戶終端、空間部分以及地面中心的控制系統這3個部分構成的。空間部分涵蓋了5個靜止的軌道衛星以及30個非靜止的軌道衛星。其地面中心的控制系統為北斗導航的定位系統中樞部分，涵蓋監測站、主控站以及注入站等多個地面站。其用戶端是由北斗的用戶終端還有與俄羅斯的“格洛納斯”、美國的GPS、以及歐盟的“伽利略”等多個衛星導航的定位系統方面兼容終端組成的。它能夠于全球范圍之內全天時、全天候為各種用戶供給高可靠、高精度定位、授時服務以及導航，而且兼具著短報文的通信功能。衛星導航的定位系統能夠為各個行業供給高精度的定位以及測速的服務。

2.2 北斗導航的定位系統和GPS方面異同剖析

2.2.1 衛星數量和軌道分布之間的對比

GPS系統是由24個衛星來構成的，分別于六個地心的軌道面之內，其每個面內部有著四個衛星在工作，當中的一顆為備份星。其衛星軌道周期是半太陽日，其六個軌道都是圓軌道，于赤道面上為等間隔的60°分隔，和赤道呈現出55°的傾角。北斗導航的定位系統空間段具有5個靜止的軌道衛星以及30個非靜止的衛星，其地球靜止的軌道衛星位于東經的58.75°與80°以及110.5°還有140°與160°，還有非靜止的軌道衛星是由27個中圓的軌道衛星以及3個傾斜同步的軌道衛星構成。

2.2.2 定位原理以及精度方面的對比

GPS為被動式的偽碼單向三維導航，是由用戶裝置獨立對自身三維定位的數據進行解算。定位精度的P碼當前已經由16m提升到了6m，C/A碼當前已經由25～100m提升到了12m，授時的精度當前約為20ns。北斗導航的系統為主動式的雙向測距導航，其地面中心的控制系統進行解算，對用戶提供三維定位的數據信息。定位的精度約是幾十米，其授時的精度約是100ns。二代“北斗”能夠稱做“中國的GPS”。

2.2.3 功能方面的對比

GPS用戶裝置用于對來自衛星的星座信號進行接受，而且計算出所要的速度、位置以及時間信息。GPS供給標準定位的服務以及精密定位的服務這兩類服務。但是北斗導航的定位系統運用的是衛星無線電的測定以及衛星無線電的導航集成系統，不但可以像GPS系統為用戶供給衛星無線電的導航工作，還有著位置報告與短報文的通信能力。

3 北斗衛星導航的定位系統于大地測量當中的運用

3.1 北斗衛星導航的定位系統于地籍測量當中的運用

3.1.1 地籍測量含義

地籍測量主要指的是運用當代的測繪技術利用一定精度來對土地境界與土地權屬的位置以及土地面積進行測量而且以反應土地的運用類型、質量等級還有分布情況的專業測量，其為國家的土地管理單位供給出有著現時性土地的詳查資料信息，而且對土地登記供給有效依據。地籍測量和普通地形測量是不一樣的，地籍的測量應當伴隨宗地土地登記方面的變更而持續地更新，需時刻確保地籍資料方面的現勢性。地籍測量為測繪工藝和法律綜合運用，地籍的測量為一個基礎性有著政府行為測繪工作，為政府對土地行政的管理職能行使的有著法律效益行政性的技術做法；地籍測量對土地管理供給了可靠、精確地理的參考體系。

3.1.2 地籍控制的測量之中的運用

于以北斗衛星導航的定位系統為基礎地籍控制的測量網進行建設的時候，依照國家的土地管理單位所頒發《城鎮地籍的調查規程》需要：能夠將地籍平面的控制網分成二、三、四等的三角網與三邊網以及邊角網，一、二級的小三角網，一、二級的導線網，而且依照城鎮規模的各個等級其地籍平面的控制網點都能夠作為首級把控。因為在運用著北斗導航的定位系統實施地籍控制的時候，沒有常規的三角網布設的時候需要近似等邊與精度估算較低的時候，應當加測上對角線或者是增加起始邊等多個繁瑣的需要，只要所備置的設備精度和等級控制的精度相匹配，其控制點位選擇與點位的選取要求相符合，就能夠使得四等網之中最弱的相鄰點其相對點位的中誤差率小于等于5cm得到實現，而且四等以下的網最弱點的點位的中誤差小于等于5cm。進而所布設出的以北斗衛星導航的定位系統為基礎地籍控制的測量網的精度就可以使得地籍規程的要求得到滿足。

3.1.3 大地運用該動態監測當中的運用

常規的野外監測通常是采取簡易補測方法或者是平板儀的補測方法。簡易補測方法是運用著變更地物和周圍突出地物間相對的位置聯系，運用鋼尺以及皮尺等較為簡單的測量工具，應用截距法與比較法以及延長線的截距方法等多種幾何方式實施實地的測量。簡單補測方法只適用在變更的范圍較小，其變更地物的周圍存在突出地物點狀況。平板儀的補測方法因為效率低以及速度較慢，并且于實施的進程當中容易受到主觀原因的干擾，使得精度較低，對監測的質量帶來嚴重的影響。雖近幾年來的遙感工藝于土地運用的現狀監測當中獲得了廣泛的運用，對于宏觀改變有著非常強適用性，不過由于地形環境、成像方面的影響，這還不足以準確、全面以及及時的對土地的動態變化進行反應，特別是于微觀監測當中依舊是憑借傳統技術辦法為主。

3.2 北斗導航的定位系統于工程測量當中的運用

3.2.1 工程測量的重要性剖析

測量學為人類的進化史中所積累出的科目，人們于自然界當中為了發展與生存而探索出來一個本領。各個工程的進行都離不開測量技術，這和工程的類型以及大小是無關的，工程的測量于工程項目內扮演一個極為關鍵的角色。工程測量貫通于全部的工程進程中，施工之前需對于施工的地址實施勘測，把水文信息、地貌信息等信息數據給做好，對設計供給比例地圖以及地形資料；在施工時期則是把測量好設計給轉變成實物的證據，在開始至結束過程內工程測量皆和工程的建設是相關的。工程建設需通過前期的規劃與中期建設以及后期檢查，前期的規劃涵蓋對于建筑物實施定位，對于地形地貌以及周圍環境實施勘測工作，以確保施工裝置能夠進到施工場地中。在施工完成之后對于工程各個指標實施評估，從而確保工藝達標。

3.2.2 BDS于工程測量之中的運用

運用BDS技術應當首先對算基準點精度進行復核，其起算點應當是高等級控制點，而且起算的基準點與觀測點間有著較好位置分布。在運用動態BDS實施觀測的時候，依照《工程測量規范》當中所規定測量精度以及誤差需要，基準站精度需要通過3-5個較高等級的控制點之間連測以及復核，才可以保證基準站的坐標于各方位的觀測狀況下有著一致精度。依照BDS作業其調度表方面的安排實施觀測，采用靜態相對的定位測量，其衛星的高度角是15°，且時段長度是45min，還有采樣間隔著10s。于3點上面一起安置了3個接收機的天線，對天線高進行量取，對氣象數據進行測量，并且開機進行觀察，在各個指標達到要求的時候，依照接收機提示來輸進相關的數據，該BDS網數據的處理分成基線解算與網平差這兩階段，采取隨機軟件來使得經基線的解算與質量檢核以及外業重測還有網平差得到完成后，獲得BDS控制點三維的坐標。

4 結束語

作為中國自主研發以及擁有完整知識產權的全天候、新一代的導航系統，北斗衛星導航的定位系統持續的進步發展，尤其是和RS、GIS、GPS等多種技術結合起來，于國土資源的測繪管理方面發揮了關鍵的作用，而且產出巨大經濟效益以及社會效益。

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