關于大地測量中北斗衛星導航定位系統的運用分析

李雄飛

冀中能源股份有限公司邢臺礦地質測量科 河北邢臺 054001

當前運輸、交通、災害、海洋和一些特殊行業發展速度加快，與之匹配的測量重要數據信息需求隨之增加，而這一過程中對北斗導航定位系統加以應用，能夠獲得良好的應用效果。該定位系統的主要應用目標是穩定可靠、技術先進、獨立自主、覆蓋全球以及開放兼容，并且是世界上較為成熟的衛星導航定位系統，在其他行業發展中北斗定位系統能夠發揮促進作用，并且呈現出相輔相成的關系，在信息化建設中測量作為基礎條件，因此需要獲得準確的測量數據。在我國測量事業以及科學技術發展不夠成熟的背景下，缺少很多基礎信息數據，這將影響各行業的發展。而現階段測量衛星成為獲取信息的重要基礎，衛星系統具備全天候、全球以及實時動態觀察等優勢。目前北斗定位系統可在大地測量中加以應用，本文將主要對其應用進行分析，以供參考。

1 大地測量以及北斗衛星導航概述

1.1 大地測量含義

大地測量指的是對將地球橢球體作為基準地面點位置進行測量，測量、明確地球橢球體大小，意味著大地測量主要為了在地球上獲得一個精確的地點位置。那么即可通過地面點沿法線方向實現地球表面投影，這一點的水平位置由經緯度表示，地面這一點與投影出的點距離能夠表示該點高程。通過空間直角坐標系的形式獲得地球上精準的位置，其中原心應該確定為地球正中心。測繪學科中大地測量屬于基礎學科，使得我國很多行業中能夠直接運用工程測繪，而大地測繪以及工程學科都是以基礎理論和實際應用相結合的形式發展起來的。

1.2 北斗衛星導航定位系統概述

該系統空間星座部分是由兩部分構成，分別是靜止軌道衛星、非靜止軌道衛星，非靜止軌道衛星主要是由3顆傾斜同步軌道衛星以及27顆中圓軌道衛星所組成，此外，有5顆衛星能夠構成靜止軌道衛星。在數十年的努力建設下，現階段我國已經形成了比較完善的北斗定位系統空間星座結構。即便在高大建筑物或是山體的遮擋下，北斗定位系統依舊具備良好應用性，同時具備較高的精確性和可靠性[1]。

2 北斗衛星導航定位系統概述

2.1 組成與功能

該系統由我國自行研制開發，能夠獨立運行。該系統主要由3個部分構成，分別是用戶終端、地面中心控制系統、空間部分等，空間涵蓋靜止軌道衛星有5個，非靜止軌道衛星有30個。在定位系統中地面中心控制系統位于中樞部分，其由多個地面站組成，分別有主控站、監測站和注入站等。用戶端主要組成部分有北斗用戶端、俄羅斯“格格納斯”、歐盟“伽利略”、美國GPS等定位系統兼容終端[2]。這能夠在全球范圍內向用戶提供有著較高精度、較高可靠程度的定位以及導航等服務，具備短報文通信功能。北斗定位系統能夠向各個行業提供有著較高精度的定位以及測速服務。

2.2 北斗定位系統和GPS的異同分析

2.2.1 衛星數量以及軌道分布方面的異同

構成GPS系統的衛星有24顆，這些衛星位于六個地心軌道面內，每一面運行的衛星有4顆，其中有一顆星的作用是備份星。衛星軌道的周期是半個太陽日，其中六個軌道都是圓軌道，赤道面上等間隔是60°分隔，和赤道呈現出55°傾角。北斗定位系統空間段存在5個靜止軌道衛星以及30個非靜止衛星，地球靜止軌道衛星處于東經58.75°、80°、110.5°、140°、160°，非靜止衛星包括27個圓軌道衛星、3個傾斜同步軌道衛星。

2.2.2 定位原理以及精度的異同

GPS為被動式、偽碼單向的3D導航，用戶裝置可以對三維定位數據進行獨立解算，現階段定位精度P碼從16m提升到6m，C/A碼現階段從25～100m提升到12m，授時精度大約是20ns[3]。北斗導航系統是一種主動式、雙向測距的導航，可進行地面中心控制系統解算，為用戶提供3D定位數據信息。定位精度可達到幾十米，授時精度處于100ns左右。二代“北斗”又稱作“中國GPS”。

2.2.3 功能方面的異同

GPS用戶裝置可以接受衛星星座信號，能夠對位置、時間、速度這些信息進行計算，GPS主要進行精準定位服務和精密定位服務。北斗導航定位系統應用衛星無線電測定與導航集成系統，同樣能夠發揮出向用戶提供無線電導航的功能，并且具備短報文通信以及位置報告等能力。

3 大地測量中應用北斗定位系統

3.1 在地籍測繪中的應用

3.1.1 地籍測繪含義

運用現代測繪技術，確定土地界限、面積以及所有權時，保證其準確程度，同時將反映土地的利用類型、分布以及質量水平。土地管理部門可以依此開展測繪工作，使土地調查數據更加的詳盡，保證土地登記工作依此順利開展。地籍測繪與普通地形測繪存在很大的差異，土地注冊不斷變化，地籍測繪將會隨之更新，保證地籍材料展現出的內容和實際相統一。地籍測繪技術作為政府行為，可與技術及法律相結合；其還是一種有關于行政事務的技術，可幫助政府準確掌握國土資源信息；在地籍調查中，地籍測繪能夠獲得準確地籍信息，支持政府做好地籍決策工作。地籍測繪還具備法律特征，主要指的是勘察取證，需要其與相關法律要求相符，地籍測繪的現實性傾向比較強烈[4]。

3.1.2 在地籍控制測繪中應用

地籍測控網絡在構建中，是將北斗定位系統作為基礎，結合國土局所發布的《城鎮地籍測繪程序》規定可知，能夠將地籍測繪應用網絡劃分為幾種類型，例如有二三四的三角、三邊以及邊角網。在一些監測地區中還可使用一二級導線網和一二級變交往，對各級別地籍平面出口進行有效控制。實際開展地籍控制工作時主要是應用北斗定位系統，那么在常規三角測繪中無需選用與等邊三角相近的測繪，如果沒有良好的精度估計時，能夠避免有對角線、起始邊增添等相關的要求出現，應該保證準確度與分級控制精度相匹配，選取的控制點能夠與選點要求相符，四級網絡之中，相鄰點誤差率最弱的需要在5cm以下，四等以下網絡最弱點和起點誤差需要在5cm以下。從而能夠知道，基于北斗定位系統獲取的地籍控制測繪網絡精度能夠完全匹配地籍測繪規范。

3.1.3 動態監測應用到大地利用中

平板儀補測法、簡單補測法是常規現場監測經常使用的方法，輔助測繪方法主要是利用變化地物與周圍地物之間存在的位置關系，使用鋼尺以及卷尺等測繪工具，應用的方法有比較法、延長線攔截法、截距法等幾何法[5]。而補充測繪方法更適合應用在變化范圍小，并且變化特征周圍目標點較為明顯的情況下，當變化范圍大、目標物體較少，主要是應用平板儀測繪法。因為平板測繪法效率低、速度慢，使用中會受到客觀因素影響，使其精度不斷降低，這會對監測質量產生嚴重影響。雖然近些年我國開展土地利用監測過程中使用遙感技術，能夠在大規模應用中凸顯出明顯的優勢，然而會受到一些不良的客觀因素影響，遙感技術很難講土地動態變化情況及時、準確、全面的反映出來，很難擺脫傳統的技術手段。因為北斗定位系統單向傳輸時間能夠達到100ns以及有著200ns雙向傳輸時間，通常平面位置精度處于100m左右，大多時候可以將校準表設置為20m，一般高程控制精度處于10m左右，這就能夠滿足土地利用調查、動態準確監測等要求。在地球監測中應用該導航定位系統，能夠使監測速度以及精度不斷提升，合理應對傳統監測方法中存在的弊端，與其中復雜變化相適應，確保監測動態實時性以及準確性，保證能夠及時調查土地使用情況。

3.2 在工程測繪中的應用

3.2.1 工程測繪重要性

測繪學這一學科有著較為悠久的歷史，在人類發展過程中做出了突出的共享，測繪技術能夠支撐各種項目的發展，這和項目類型以及大小不相關，工程測繪能夠應用在各種各樣的工程中，并且能夠發揮出非常重要的作用，為工程后期順利開展打下基礎，并且能夠在工程整個流程實現工程測繪的貫穿，提升工程的質量。施工工作開始前，應該仔細調查施工地址，并且掌握地貌信息以及水文信息等內容，確保設計過程有相關的地形數據以及尺度圖作為依據；施工這一環節能夠轉變測繪設計成為物理對象。從開始到結束，項目計量和項目建設有著密切的關系，任何工程項目的建設都需要做好預先規劃工作，并且應該做好中期建設以及后期檢查工作。其中初步規劃主要指的是定位建筑物、測繪地形以及周圍環境，保證施工設備順利進入施工現場，施工工作完全結束后，對項目各項指標加以評估，保證施工工藝與相關標準相符。工程測繪在建筑運營環節也能夠發揮非常重要的作用，對建筑物實際運行情況進行測繪，可以及時發現其存在的異常情況，從而使用補救措施防止發生事故。

3.2.2 在工程測繪中的具體應用

北斗定位系統技術在實際應用中，需要起始參考點準確性進行檢查，起點處于高層控制點，起點、觀測點間位置分布較為良好。利用該導航定位系統開展觀測工作時，結合《工程測繪規范》（GB500262007）中明確提出了測繪精度、誤差相關要求，參考站精度需要經過3~5個高位控制點的測繪、評估，確保獲得一致、準確的中基站坐標各方位角觀測數據。結合定位系統工作安排來觀察，接著開展靜態相對定位測繪，選擇的衛星仰角為15°，時間45min，采樣間隔大約10s。除此之外，三個點放置居中、水平、定向形式的三個接收天線，對天線高度以及氣象數據進行測繪，同時開展觀測工作[7]。如果指標與具體要求相符，在接收方提示下將有關數據將輸入，該定位系統處理網絡數據主要有兩個階段，第一階段是解決基線方案，第二階段是網絡調整。該定位系統控制點獲取要經過3D坐標基線分辨率、現場重新測試、質量檢查、網絡調整等過程。

4 結語

當前我國科學技術發展速度較快，各個領域與行業開始運用衛星導航系統，使人們的生活更加便利，生產工作質量以及效率更高，同時能夠促進全球衛星導航定位系統產業更好的發展，空間衛星定位技術也將隨之不斷發展?，F階段大地測量中的衛星導航定位技術合理應用，能夠將測量精度以及效率提升，保證大地測量工作穩定開展。北斗定位系統由我國自主研發、具有完整知識產權，其主要特點是全天候、全球覆蓋、實時動態監測。我國大地測量中北斗衛星導航定位系統應用范圍比較廣泛，在結合RS、GPS、GIS后，可充分將其自身作用充分發揮出來，這能夠積極促進大地測量技術發展，同時促進我國社會以及經濟發展。