地理信息測繪的北斗導航系統應用分析

劉守招

北京錦延建設咨詢有限公司 北京 100000

引言

隨著科學技術的發展，北斗衛星導航系統應用范圍越來越廣泛，尤其在地理信息測繪領域有著不可替代的作用，而北斗導航系統在地理信息測繪的應用，對我國國情信息監測帶來重要影響。可以通過專業技術把北斗衛星導航系統應用于地理信息測繪中，它能有效推動我國基礎性地理信息資源的開發與利用，在一定程度上實現地理信息測繪成果的轉化和增值，拓寬了我國地理信息測繪領域的廣度與深度，也為我國北斗衛星導航系統的技術升級奠定了堅實的基礎[1]。

一、傳統地理信息測繪方式的弊端

我國傳統的地理信息測繪工作是依靠人工測繪方式進行測量和勘測，在執行測繪任務時派遣相關技術人員進行實地考察，傳統的人工測繪方式存在著許多局限性，具體表現在以下幾個方面:

(1)消耗大。在北斗導航系統應用之前，我國的地理信息測繪工作完全是由技術人員使用測繪工具親自進入測繪地點來獲取所需的測量數據，對于測量區域較大或者勘測區域環境復雜的地區，需要多個測繪人員共同合作，耗費較長時間才能完成，而在測繪期間所產生的費用都需要國家承擔，會帶來巨大的經費開銷。

(2)精度低。傳統的地理信息測繪工作在大多數情況下依靠人力來獲取數據，技術人員只有簡單的卷尺和經緯儀等測量工具，勘測過程較為復雜，而且沒有精密的設備和先進的技術手段，導致測量獲得的數據精密度低。傳統測繪面臨的主要問題是技術設備的局限性，簡單的測繪工具導致測量數據精度低，已經無法滿足當代社會對測繪工作的需求，此外，由于測繪工作依靠人力來進行，所以測繪結果也會受到人類生理局限和精神狀態的限制，致使測繪結果誤差較大。在過去的地理信息測繪工作中，出現了大量的頻繁返工現象，嚴重影響了我國的地理信息建設速度[2]。

(3)耗時長。依靠人工進行測繪工作可能需要大量的時間，在人員配備充足，相關人員技術和經驗豐富的情況下對一中型區域進行勘測，也需要較長時間才能完成，如果遇到極端天氣或者其他非人為不可抗力因素，也會導致測量工作延遲。目前，我國地理信息建設速度不斷提升，對地理信息測繪數據的準確度要求越來越高，人工測繪方式已經無法滿足這一要求。

除此之外，人工測繪也會受到環境因素的影響，一些環境惡劣，地理條件差的山區不適合進行勘測，測繪人員在進行工作時也會面臨危險；即使是自然環境條件較好的地區，多變的天氣因素也會影響勘測工作，不僅對人身安全造成威脅，也會影響勘測數據的精確度。

二、北斗導航系統的先進性和特點分析

(1)受天氣影響小。與傳統的人工測繪方式相比，依靠北斗導航技術進行地理信息測繪工作可以忽視天氣變化對數據精確度的影響，無論任何極端天氣都能保證測繪工作正常進行，確保測繪工作順利完成。另外在人類不方便靠近的地區，例如深山、河流附近、深林中，也可以暢通無阻的進行測繪，為地理信息測繪提供強大助力[3]。

(2)數據精度高。目前，國內北斗導航系統具備兩種服務模式:開放式與授權式。其中，開放式定位精度在水平方向、垂直方向為10m，授時精度為20ns，測速精度為0.2m/s。而授權模式獲取數據的精準度、使用時的可靠性、安全性等各項性能又明顯優于開放模式，更為重要的是授權模式能為用戶提供短報文通信等方面的服務。相關研究顯示，在本世紀中葉，我國北斗導航定位系統可能會全面建成，屆時，北斗定位導航系統提供的服務質量、信息質量將更加優秀。

(3)覆蓋范圍特別廣。目前，我國研發的北斗導航定位系統覆蓋范圍已達到全國，并且覆蓋面已達到整個亞洲及太平洋地區，我國的北斗導航系統能夠為整個亞太地區提供全面的導航定位、授時報時以及通信等服務，北斗導航系統具有全方位，全天候，高精度的優勢，滿足我國地理信息測繪對于時間和空間的要求。我國北斗導航定位系統應用多顆衛星進行定位，實現對全球范圍的覆蓋，使北斗導航系統更加完善。我國的北斗系統無論在區域較大范圍或者小空間范圍作業，都能夠進行精確測量，在海洋和陸地以及國界測算方面有較大的優勢，與GPS相比，我國的北斗導航系統具有更大的優勢和測量范圍[4]。

(4)北斗導航系統的通信功能。在整個北斗導航系統運行時，為了確保地理信息測繪數據的高精確度，需要使用移動通信設備進行實時溝通與交流，而我國的北斗導航系統具有雙向通信功能，保證在出現應急情況時相關人員可以及時溝通。北斗導航系統利用測量獲得的高精確度三維定位數據，方便工作人員對測繪獲取到的數據和結果進行分享和交流，保證地理信息測繪數據的準確性與科學性，使地理信息測繪工作高效并按時完成。

(5)安全性能高。北斗導航系統安全性能高主要通過以下兩方面體現:一，北斗導航系統自身就具備非常高的可靠性與安全性，在對地理信息測繪工作時沒有出現數據泄露的問題，利用北斗導航系統，確保了我國國家信息的安全和完整。二，北斗導航系統由我國相關科研工作人員自主研發，我們擁有完整的知識產權，因此充分保障了我國地理信息測繪成果的安全[5]。

三、北斗導航系統在地理信息測繪中的標準化技術體系

(1)北斗導航系統的地理信息測繪標準分類。北斗導航系統的功能種類繁多，對于導航、定位、通信工作靈活度高，適應能力較強，通過與目前同行業的系統功能標準進行對比，將北斗導航系統標準體系分為兩級，其中一級分類的主要內容有:測繪地理信息基準建設類、測繪數據采集加工處理技術類、導航定位與位置類、測繪地理信息應急技術類和測繪成果管理類。二級分類主要依據北斗導航系統的特點進行分類，對于分類標準要做到結構合理，清晰明了，層次分明，保證各類別之間和各層次之間的劃分界限要明確，不重疊，不缺失，避免范圍交叉。

(2)北斗導航系統在地理信息測繪的各類標準

1、測繪地理信息基準建設類標準的制定。此類標準制定內容涵蓋范圍廣，其中解釋了對系統測量時一些專業名詞的概念和定義以及使用范圍，如北斗導航系統測量術語和衛星定位術語等，為地理信息測繪工作提供參考和測量規范，確保測繪數據準確性。在進行地理信息測繪工作時，避免北斗導航系統與目標導航系統的空間坐標位置產生差異，做好坐標轉換和數據處理工作。建設相關參考網站時可以同時對其他聯網的監測系統進行優化和升級，根據領域和級別的不同進行針對性的規范和指導[6]。

2、數據采集和加工處理技術類標準的制定。在具體進行地理信息測繪時，要根據實際情況，制定標準滿足北斗導航系統發展的需求，將數據采集和加工處理技術類標準分成通用數據采集(基于北斗衛星導航系統的RTK測量規范和測量規范)、終端設備、面向地理國情監測服務的數據標準。在北斗導航系統進行測繪數據采集時，要保證導航系統采集的數據和最終數據結果保持一致。因此，通過對北斗導航系統特性分析，對采集的數據進行設置時需保證位置準確，符合要求。目前，我國北斗導航系統在地理信息測繪具體應用上，使我國地理信息測繪工作更加信息化和技術化，通過北斗導航系統對地理信息進行勘測，設置出與北斗導航系統相匹配的技術指標和參數的數據采集、加工和處理標準，為地理國情監測提供所需要數據的技術，并為日后衛星導航定位系統發展提供參考[7]。

四、北斗導航系統在我國地理信息測繪中的應用

北斗導航系統在地理信息測繪的應用，使我國對國情監測細節有更充分的了解，使地理信息測繪工作更加完善，也提升了地理信息測繪質量。近幾年來，北斗衛星導航服務在我國應用范圍越來越多，可見北斗衛星服務導航系統的發展有更廣闊的前景。

(1)北斗導航系統在地理信息基準建設方面的應用。與GPS相比，北斗導航系統在技術和應用范圍上有很大不同，在使用北斗導航系統時，首先要確保地理信息測繪服務是按照北斗導航系統的要求進行實施，需要在使用北斗導航系統時重新定義北斗導航系統的實際應用范圍，確保應用效果準確度高。除此以外，應用北斗導航系統時要將使用GPS時獲得的數據進行重新分析和規劃，尤其是在數據采集和加工處理方面，保證處理后的數據和北斗導航獲取的數據一致。最后在地理信息測繪中應用北斗導航系統時，需要重新構建一個完善精準的CORS系統，為北斗導航系統在實際范圍內的推廣與應用奠定前提條件。

(2)北斗導航系統在測繪數據采集加工處理方面的應用。北斗導航系統在獲得采集到的數據后，需要對數據進行加工和處理，利用處理后的數據依據北斗導航系統規劃的測繪范圍重新組建全新的、完整的測繪標準體系。組建測繪標準體系后，需要對獲取到的測繪數據進行分析和處理，尤其重點關注測繪數據的精確度和數據質量。在分析測繪數據時，使用不同的測量方法，導致精確度差異，為了縮小誤差率，相關技術人員在處理測繪數據時采用不同技術方法，深入分析測繪數據的精確度，根據分析結果組建符合要求的測繪體系[8]。

(3)北斗導航系統在導航定位與位置服務方面的應用。在地理信息測繪工作中，地理信息基準建設占據著重要地位。而地理信息建設就是利用北斗導航系統獲取到的測繪數據構建特殊的測量基準體系，使北斗導航系統獲取到的測繪數據在這個體系內進行傳達。這一體系的建立對國家信息安全和民用方面有重要意義。北斗導航作為自主衛星導航系統，對于我國地理信息基準建設有著重要意義，為我國北斗導航系統進入國外市場提供便利條件。

(4)北斗導航系統在測繪信息應急處理方面的應用。在地理信息測繪中，有時會出現測繪信息應急處理事件，而應急事件的發生會對測繪數據的精確度和穩定性產生影響，因此，測繪信息應急處理是保證測繪數據精確度和穩定性的前提。北斗導航系統在測繪信息應急處理方面的應用主要體現在三方面:一是在獲取測繪數據方面，利用北斗導航系統對測繪數據的精確度和穩定性進行分析，根據分析結果制定統一的編碼，防止測繪數據精確度降低現象的出現。二是在測繪數據提供方面，利用北斗導航系統能有效防止數據判斷錯誤，很大程度上避免測繪技術失誤，提高測繪數據精確度。三是在數據保存方面，北斗導航系統根據應急事件的特性，制定方案保證測繪數據留存，從而提升測繪應急信息處理服務的可靠性和安全性。

(5)測繪成果管理中的應用。由于北斗導航系統具有全天候高時效的特點，因此在地理信息測繪過程中可以省略視頻通話過程，提高測繪工作的效率，也保證了測量數據的精準程度。而且北斗導航系統對測繪時間進行實時記錄，測量人員的行為動作和測量數據質量都可進行回看。在原始的測繪過程中，需要根據測繪目標范圍選擇不同級別的控制點來進行不同級別的測繪工作。但是依靠北斗導航系統進行測量，只需要測量儀器的參數與系統控制精確匹配就能保證最終測繪數據的精確度。

結語

本文通過與傳統的人工測繪方式相對比，應用符合現代測繪需求的北斗導航系統，對北斗導航系統在地理信息測繪方面的技術要求進行分析與研究，歸納出了符合我國地理信息測繪的執行標準和北斗導航系統在地理信息測繪方面的具體應用，通過此項研究推動我國地理信息測繪的科學化發展。