北斗导航系统在测绘工程的应用

北斗导航系统在测绘工程的应用

肖冲 1 姜柱 2

1. 长沙市不动产登记中心 湖南 长沙 419000 2. 长沙市规划勘测设计研究院 湖南 长沙 419000

摘要：新中国成立以来，我国测绘工程事业发展迅速。采用落后的测绘技术，不仅会消耗大量的人力物力，而且测量结果不准确，测量时间也相对较长，无法有效保证测量效果。随着近年来北斗导航系统的建设，北斗导航系统的测绘技术在测绘工程中得到了广泛的应用，充分发挥了技术优势，给测绘工程带来了很大的提高，极大地促进了测绘工程效率和质量的提高。

关键词：北斗导航；测绘工程；应用

1斗卫星导航系统概述
　　北斗卫星导航系统简称北斗系统（BeiDounavigationsatellitesystem，BDS）是我国自主研发设计的全球卫星导航系统，立足自身航天科技建设而成。该系统提供了稳定可靠并覆盖全球的卫星导航、定位、授时等服务，具有独立自主、技术领先、发放兼容的特点。北斗导航系统的建立为国家安全和经济发展提供了重要技术保障，满足国家信息化建设和人民日常生活对定位、导航、授时等需求，促进了经济发展方式的转变，提振民族科技荣誉感的同时带来了不可估量的经济和社会效益，该系统在于其他国家卫星导航系统合作下，可以服务全球、造福人类。
　　该系统在顶层设计和发展上分为“三步走”发展路线，通过梯度建设逐步形成面向全球、突出区域、具有特色的卫星导航系统发展之路。“三步走”中第一步是1994年开始建设北斗卫星试验系统，历时六年时间的研发实现有源定位和短报文服务能力，覆盖范围达到中国及周边地区；“三步走”中第二步是在2004年北斗系统的初建，历时八年时间完成在区域无源定位服务功能的实现，目前日臻完善的北斗导航系统已经实现在亚洲太平洋地区提供正式的短报文、定位、导航、授时服务；“三步走”中第三步是2013年起开始不断完善和继续发展北斗卫星导航系统的建设，并计划在2020年底完全实现覆盖全球的无源定位和短报文服务。北斗系统在整体设计上分为空间段、地面控制段、用户段三部分，空间段包括5颗静止轨道卫星、3颗倾斜同步轨道卫星和27颗中圆轨道卫星；地面控制段包括主控站、注入站、监测站等30余个地面站。

2北斗卫星导航系统功能及特点
　　2.1系统功能
　　2.1.1定位功能。“北斗”系统作为我国独立自主研发，拥有全部知识产权的导航系统，结束了国内在定位导航服务对GPS系统的依赖，同时也打破了西方在该领域的垄断。从国家战略角度出发“北斗”的诞生是提高国家综合国力和提振民族信心的有力举措。在科研人员不断完善与修正下，该系统在定位方面可以达到10米以内的精准度，在授权或有标校站的情况下可以达到毫米级的定位误差，从技术角度远超GPS系统定位性能。
　　2.1.2导航功能。最为“北斗”最重要的功能，导航功能原理与GPS系统相仿，都是遵循一定开放原则，可以在终端机上接受来自不同卫星的信号，所不同的是“北斗”可以同时接受不同卫星信号，从而避免单一信号产生位置的不确定性，降低了误差，测速精准度达到了0.2米/秒。
　　2.1.3授时功能。“北斗”系统在授时功能上更是走在了各国卫星导航系统的前列，其精度可以达到惊人的50ns。这是该系统在国家军事、电力、金融、通信等中多领域发挥出巨大作用。
　　2.1.4短报文功能。作为“北斗”系统最特殊的功能，短报文功能在完成信号匹配之后，即使移动终端与信源产生相对位移也可完成不间断通信，同时不受二者之间距离限制，这项功能是该系统领先其他系统最重要特征。
　　2.2系统特点
　　2.2.1我国自主研发的“北斗”卫星导航系统在技术上日臻成熟、系统机构稳定、覆盖范围广泛，与其他国家如GPS卫星导航系统、“伽利略”和“格洛纳斯”相比，具有短信服务优势，增加了通讯功能，信源可以向众多移动终端用户完成信息群发，而建立的集团用户也可以完成实时点对点通讯且不受距离限制。
　　2.2.2“北斗”卫星导航系统在组网能力上也是可圈可点，具有信号覆盖能力广，组网速度快，通信精度高等特点。为了体现大国风范和世界命运共同体的呼吁，“北斗”系统提供的众多服务面向全球都是免费的，且不受限制。。
　　2.2.3授权服务有较高的保密级别。“北斗”系统在输出服务上区分民用和军用。其中B1、B2频点发射开放式信号，用于民用，B3频点发射信号自带密钥，用于军用。

3测绘工程中的实际应用

3.1道路测绘中的应用

1)地形图的绘制。在公路工程建设的过程中，要对一些比例尺较大的地形图进行绘制，一般来说，传统的绘制方式由于技术的限制，使其所花费的时间较长，而且测量的工程量较大，测量效率和准确性也缺乏可靠的保障。但在地形图的绘制中使用北斗导航测绘技术，可以在短时间内获得更加准确的数据信息，从而促进绘图的完成。

2)对公路工程控制的测量。一般来讲，北斗导航测绘技术相对比较精密的是静态测量，但是在公路工程的控制测量方面，主要应用的是北斗导航的动态测量技术，在动态测量技术的基础上，能够促进工作效率的提升。

3)公路中线的测量。公路工程测绘的过程中，绘制大比例尺带状地形图之后，工作人员要在地面上标出公路的中线，因此还必须要对公路中线展开测量。北斗导航测绘技术的应用，能够有效地利用北斗接收机，实现对公路中线坐标的测量和定位，从而满足工程的实际需求。

3.2建筑工程中的应用

在建筑工程当中，对于一些放线的测量有着比较高的要求。实际展开工作的时候，要结合建筑工程的具体特征，以及建筑所在地周围环境的影响等综合因素进行考虑，北斗导航测绘技术在建筑工程中的应用，几乎不受到气候环境的限制，在该技术主要特征的影响下，可以为建筑工程提供更加精确的测量结果，为建筑工程的质量建设和工作效率的提升做好准备，推动了建筑工程行业的发展。

3.3工程变形监测方面的应用

人们在展开工程建设的过程中，无法避免地会出现各种变形的现象，这种现象必须要加以控制和管理，因此，人们必须要对其进行测量和监控。北斗导航测绘技术的使用，能够对建筑物的移动距离，以及具体的变形程度进行准确的测量，在使用该技术进行测量的过程中，能够有效地减少各种资源的浪费，可以实现对人力物资的节省，为测绘工程的安全性带来可靠的保障。

3.4水下工程测绘中的应用

在一些沿海城市中，对于海岸码头和航道的设计中，北斗导航测绘技术也得到了广泛的应用，并且给人们的实际工作带来了比较好的效果。另外，该技术还可以帮助人们完成海洋资源的开发和利用，为其提供更加精确的水下地形的测绘图。北斗测绘技术在水下工程测绘中的使用，一定要充分考虑各种安全问题，为工作人员的人身安全提供一定的保障。同时，水下工程测绘工作对工作人员的专业技能有着较高的要求，因此，必须要安排专业性较高的工作人员，在对整项工作流程掌握的基础上去展开具体的工作，才能够得到更好的工作效果，从而使北斗导航测绘技术的应用发挥巨大的价值。

结束语
　　中国自主研发的“北斗”卫星导航系统具有很强的先进性，在面对世界导航系统的挑战下，“北斗”系统还将继续建设和完善，助力与中华民族的伟大复兴。在目前建设水平上，“北斗”还将做出如下努力：首选继续推进该系统全球卫星导航系统建设，继续完善全球系统的星座布局；其次全面提升系统性能，在提高应用效率和推广使用上继续下功夫；最后要继续探索与其他系统的有效兼容，加强国际合作，共同推进全球卫星导航事业的发展。
　　参考文献
　　[1]徐立满.智慧北斗服务全球[J].智慧中国，2020（Z1）：99-100.
　　[2]李士刚，常鹏.水下北斗精确导航定位系统技术研究[J].指挥控制与仿真，2020，42（01）：124-128.