《浅析北斗卫星导航系统在工程测量中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析北斗卫星导航系统在工程测量中的应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析北斗卫星导航系统在工程测量中的应用北斗卫星导航系统是拥有完全自主知识产权的全球卫星导航系统，为确保 北斗导航系统实现发展目标，促进北斗应用质量效益，有关部门将积极推动各项 政策举措，促进系统建设应用又好又快发展。本文对北斗卫星导航系统在测绘中 的应用进行了阐述。标签：北斗卫星;导航系统;测绘应用一、北斗卫星导航系统综述1、北斗卫星导航系统（COMPASS，中文音译名称BeiDou）是中国正在实 施的自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，缩写为BDS，与美国的GPS、 俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球 四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统建设目标是建成独立
2、自主、开放兼容、技 术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5 颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站 等若十个地面站组成。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳 斯”（GLONASS）、欧盟“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端 组成。2、北斗卫星导航系统组成及原理1）系统组成北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5 颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星;地面端包括主控制站、注入站和监测站 等若干地面站;用户端则由北斗用户端以及与美国GPS、俄罗斯
3、GALILEO、欧洲 GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中， 北斗一1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导 航系统。2）系统原理北斗卫星导航系统的工作原理是：先由地面端的中心控制系统同时向卫星I 号和卫星II号发射询问信号，经过卫星转发器对服务区内的所有用户进行信号 广播。终端用户在响应其中一颗衡星的询问信号的同时向两颗卫星发送回应信 号，信号经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接受并解调终端用户发来的 信号，然后对用户申请内容进行数据处理。对定位申请，中心控制系统测出两个 时间延迟数据。
4、通过对数据处理，中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维 坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。二、北斗卫星导航系统的优势1、拥有静止轨道卫星北斗卫星系统为我们提供了 5颗静止轨道卫星（5GEO），相比之下，GPS 和GLONASS卫星系统并没有提供静止轨道卫星。静止轨道卫星的优点在于全 天候时段都可以接收到这几个卫星提供的信号源，卫星信号的稳定性和可靠性大 幅提高，对于依靠全球卫星系统定位测量有着极其重要的意义。2、更高的卫星截止高度角经过监测现阶段使用GPS+GLONASS的双星系统的全天卫星轨迹可以发 现，出现在高卫星截止高度角上面的卫星数量十分有限，这样造成在城市高楼环 境中，由于
5、遮挡原因，无法利用GPS+GLONASS系统实现高精度定位测量。相 比之下，我们的北斗卫星系统设计的卫星轨迹大部分时间段都处于中高度卫星截 止高度角区域运行，这样即便在城市楼房之间进行测绘工作，也能快速定位，进 行高精度测量。3、更强的卫星信噪比信噪比是判断卫星信号好坏的一个重要指标，信噪比越大，卫星的信号越好， 反之卫星的信号越差。在复杂环境中进行高精度的测绘，信号比的强弱决定了该 卫星能否参与定位结算，从而进一步影响到定位中可用的卫星数量和定位数据的 可靠性。我国北斗卫星系统在设计之初就考虑到了针对国内的卫星信号区域增 强。经过对GPS、GLONASS和北斗卫星系统的长时间观察，北斗卫星系
6、统的信 噪比在强度和稳定性上都是由于GPS和GLONASS。4、独有的三频技术现阶段常用的GPS测量方式是RTK技术，即实时动态差分法。它采用了载 波相位动态实时差分方法，利用卫星系统提供的L1和L2两个频段进行实时解 算。这也正是我们常说的双频。而我们的北斗卫星导航系统可以提供三个频段， 即B1/B2/B3。三频的优势不仅仅是多了一个频段，而是运用在测绘上实现了一 个巨大的飞跃。北斗卫星系统提供的B3频段，在长经线结算和复杂环境测绘中 有着重要的意义和作用。现在传统的天宝双星GPS测量设备，在距离单基站30 公里以上，实现厘米级的定位精度就会有一定的难度，但是北斗三频的测量设备 利用B3可以
7、轻松实现单基站50公里厘米级定位精度;在城市测绘中，房角以及 高楼之间，利用北斗B3频段同样可以实现高精度的定位，从而改变了现阶段 GPS+GLONASS在城市复杂环境测绘中面临的一些局限性。三、工程测量中的应用1、北斗卫星导航定位系统，随着不断完善将成为继GPS及GLONASS后的 第三套覆盖全球的卫星定位系统。其高精度的导航定位设备，如测绘领域经常使 用的RTK设备，可依靠北斗卫星导航系统实现高达厘米级甚至毫米级的高精度 差分定位，这已广泛应用于测绘领域。北斗系统特有的，有利于亚太地区用户应 用的静止轨道卫星及倾斜轨道卫星等，更可以实现在亚太地区的全覆盖，大大增 强和改善了以往应用中只借助
8、GPS或GLONASS系统所导致的诸多信号盲区的 问题。在以往诸如管网、水务、城管等行业用户作业环境较为复杂恶劣的应用中， 以前由于只依赖GPS或GLONASS卫星系统，高楼耸立的城市环境无疑是巨大 的障碍。无论是搜星情况还是解算精度，都受制于楼房建筑的遮挡和复杂环境等 的干扰而不尽人意。南方测绘全新推出的该系列基于高精度北斗导航定位的GIS 手持机产品，依靠北斗导航定位系统的特点，大多数时候都保证了高空中的卫星 密度，良好的卫星截止角和卫星信号路径，使地理信息用户可以快速高效地获得 卫星信号，并保证其作业精度。2013年北斗导航将对北京全市范围内的1141个地质灾害点，完成地质灾害 监测预警
9、全覆盖。北斗导航技术的地质灾害监测预警已在密云设立了 32个监测 点，作为北京市完成“全覆盖”前的示范工程。随着预警系统的建成和完善，北斗 导航将能实现对5mm以上地面变动的监测和预警，让有关部门和市民提前做好 防灾准备。在北京召开的基于我国北斗卫星导航系统的野外地质调查应用高技术 产业化示范工程项目工作会议消息，北斗双星野外地质矿产调查服务与管理系统 基本研发完毕，并试运行成功。应用此系统在野外，无论身处高原雪山、大漠戈 壁，还是莽莽林海，地质工作者都能够通过掌上移动终端直接检索下载遥感数据、 地质资料，实时与野外同伴进行远程交流，甚至与家人视频聊天；指挥部能够随 时与身处通信盲区的野外地质
10、人员取得联系，并准确确定其所在位置和地调作业 路线，实时掌握全国各地在野外工作的人员状况和整体态势，有效保障地质人员 人身安全。2、北斗卫星导航系统对于工程测量的作用1）快速定位：北斗导航系统可为服务区域内用户提供全天候、高精度、快 速实时定位服务。2）简短通信：北斗系统用户终端具有双向数字报文通信能力，可以一次传 送超过100个汉字的信息。3）精密授时：北斗导航系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精 度要求，利用授时终端，完成与北斗导航系统之间的时间和频率同步，可提供数 十纳秒级的时间同步精度。北斗卫星导航系统能同时测量记录多个目标（地面、水面、低空、固定、运 动的目标）的位置信息，并
11、实时传输显示到用户监控站;北斗卫星导航系统能够 实时和事后输出多目标位置等参数，并进行实时差分处理和航迹信息显示，提供 与基地指挥控制中心的数据传输接口，并提供与遥测系统的接口 ；北斗卫星导航 系统设备小型化、易操作，便于安装和携带，机载、车载用户站满足装机要求并 具有远程监控功能;北斗卫星导航系统设备具备高可靠性、高稳定性;并具备抗高 过载、抗冲击能力和满足电磁兼容性要求;通过系统软件，能够实时显示目标运 动轨迹、实时坐标、速度及其他参数等，其中坐标信息显示可以选择不同的坐标 系统;同时，完成用户站定位数据的实时接收、存贮和显示、打印等处理，能够 完成定位数据的事后高精度处理，具备测量数据的回放、分析等功能。四、结束语任何一个卫星导航系统都有自己的优劣，只有充分结合发挥各个卫星导航系 统的优势，才能更好的为我们的测绘事业服务。伴随北斗卫星系统的投入使用和 不断的完善，将很大程度上改变现有的城市精密测绘的模式，对该领域的测绘技 术和方式的发展产生重大而深远的影响。参考文献：1 铁路通信信号工程技术2011年06期.“北斗”卫星导航系统在铁路行业 中的应用.苏蕊，刘晓娟2 数字技术与应用2012年02期.北斗衡星导航系统在土地测绘中的应 用.姜泉，邢兆波，密长林
