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北斗导航在地理信息测绘中的应用

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：穆加忠

[导读] 摘要：在科学技术不断发展下，我国自主卫星导航系统研发工作在不断更新，其中北斗导航最为典型，突显出了极大的应用优势，北斗导航在定位方面具备高精度、广范围的强大性能，同时可以提供低延时授时服务，这些性能都促使北斗导航在实际应用中，具备较大优势。将其应用到地理测绘工作中，可以进一步推动我国地理测绘工作发展。

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        摘要：在科学技术不断发展下，我国自主卫星导航系统研发工作在不断更新，其中北斗导航最为典型，突显出了极大的应用优势，北斗导航在定位方面具备高精度、广范围的强大性能，同时可以提供低延时授时服务，这些性能都促使北斗导航在实际应用中，具备较大优势。将其应用到地理测绘工作中，可以进一步推动我国地理测绘工作发展。本次研究从北斗导航以及特点出发，对北斗导航在地理信息测绘中的应用、在地籍控制测量中的应用以及在土地利用动态监测中的应用进行了分析。
        关键词：北斗导航；地理信息测绘；应用分析
        在我国科技水平的不断提升下，中国制造越发的强大起来，其中北斗卫星导航系统就是较为典型的成功案例。北斗整套系统能够实现自主可控，具有独立的自主知识产权，通过不断的研发和运行，改变了以往由GPS垄断的情况，北斗导航应用对国家航空航天、军事、测绘等领域的发展起到了重要作用，无论是国内还是国外，为有需求的用户提供了高质量服务。在我国地理测绘行业中，充分应用北斗系统，有助于基础地理信息的完善，在此基础上可以更进一步深度挖掘地理信息资源，将地理测绘成果最大限度利用。
        一、北斗导航及其特点分析
        （一）地理服务覆盖范围广
        北斗导航最为突出的特点就是地理服务覆盖范围广。但由于北斗导航中，在组网、测量方面存在非常大的特殊性，所以在实际测量工作中，会得到更加精准的数据信息，此优势对复杂地形区域数据测量服务具有作用。结合有关数据显示，北斗导航在轨的卫星数量非常多，高达39颗，几乎覆盖了全球[1]。这与以往GPS相比，北斗导航在地理覆盖范围以及地形区域覆盖率上会更加有优势。同地理覆盖率相比，提升地形覆盖率会更加困难，而北斗导航在这一方面的进步和突破，推动了我国全疆域高精度测绘工作更加完善，北斗导航这一特性要明显领先于传统的GPS，所以在地理信息测绘工作中应用北斗导航系统会更加有利于工作。
        （二）具有高精度的数据
        在北斗导航对外服务时和GPS有着相似的情况，主要有开放式和授权式两种方法。其中的开放式，指的就是可以对民用以及商用开放。将北斗导航应用到测量运动物体速度时，可以达到0.2m/s，精确度相对较高，突显出了极大的优点。若从精度角度看，那么与GPS民用授权相比较，开放式授权则表现出了明显的优势。相比之下，授权式则需要考虑到实际需求，并结合其需要，通过适宜的促使对其精度进行调整，但在授权式服务中，在短报文通信服务功能作用下，能够实现在导航的同时，高效完成信息双向传输，突显出了非常大作用。
        （三）地理坐标体系完善
        从上文分析不难发现，北斗导航具备的地理覆盖范围广，并且支持全地形测量，这对地理信息测绘工作产生了巨大的辅助作用，所以，北斗导航值得在地理信息测绘工作中推广和使用。作为我国自主研发的卫星导航系统，北斗导航坐标为CGCS2000[2]，这一坐标是我国法律法规规定的地理坐标系，最初是应用到GPS中，但在实际应用中，测绘部门需要对坐标进行转换，这一工作内容会耗费大量的精力，同时在人力、物力、财力等方面也会增加成本，也难以保证精度度。而北斗导航系统支持CGCS2000，这在很大程度上化简了测绘工作，同时也保证了精度。在未来，在北斗推向外部客户时，仅需要接入CGCS2000，就可以接受到高精度定位和导航服务。
        （四）卫星通信功能较强
        在北斗卫星导航系统中，建立在基础导航服务功能基础上并进行了完善，同时也为满足了授权式服务中，可以实现实时卫星通信的需求，这对于野外地理测绘工作提供了极大的便利。与此同时，也可以实现实时沟通，对人生安全起到了重要保障，也在很大程度上提升工作精准度[3]。事实上，卫星通信功能并不罕见，但将其应用到导航卫星中可以改变以往信息不顺畅的情况，这使得北斗导航系统不仅可以实时获取坐标，还可以充分利用卫星通信功能，将报文发给其他外部人员。此特点对于搜救工作带去了巨大使用价值。
        （五）服务较为安全稳定
        在卫星导航系统中，能够实现自主控制，这改变了以往我国地理测绘、军事、救援等领域受外部系统限制的局面，北斗导航系统突显出了高度安全的位置信息服务、授时服务以及卫星通信服务，这非常有利于测绘事业的进一步发展[4]。在北斗卫星导航系统中，无论是硬件还是软件都是由我国自主研发，所以整套系统可以实现安全可控，在此基础上在39颗卫星的全天候运转作用下，可以为各个领域的应用提供安全稳定的导航和定位服务。
        二、在地理信息测绘中北斗导航的应用
        （一）在地理信息基准建设中的应用
        在国家地理信息测绘领域中，最为基础也是最为重要的就是地理信息基准建设，指的就是建设出特殊的测量基准体系，从而有效为后续测绘工作提供参考依据。这一举措不仅可以维护国家安全，还可以在民用领域发挥重要作用。经过我国自主研发，北斗导航作为首个卫星导航系统，将其应用到地理信息基准建设中，可以突显巨大的作用，其中原生支持的CGCS2000可以满足基准需要不断修正的需求[5]。在未来发展中，系统规模的不断扩大，北斗会逐步辅助构建一套完善的CORS系统。通过CORS系统作用下，可以更好的推动北斗导航加入到国际市场中，从而为我国北斗导航开拓外国市场提供良好通道。
        （二）应用于测绘数据的精准化服务
        将北斗导航系统应用到地理测绘工作中，可以充分利用其较为突出的高精确度优势，再加上位置信息服务功能，在二者的共同作用下，可以促使系统用户在使用设备时，也可以获得与北斗导航一样的精准位置信息。而将北斗导航系统应用到测绘工作中，利用此优势，可以高效完成测绘数据的筛选、数据加工、数据处理等工作，发挥了巨大的作用[6]。

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        （三）应用于测绘应急处理领域
        信息真实和精准是地理测绘工作最为核心的要求。而北斗导航充分利用了自身具备的优势，在测绘工作中提供了数据细节，真正意义上做到了稳定和精准数据支撑。首先，在授时服务、测量服务中，北斗导航呈现出一定的突出性，也正是利用此功能，能够将获取的实时位置数据与时间形成对应，进而得到非常准确的位置信息，这对测绘人员开展实际工作提供了极大的帮助。其次，北斗导航在测绘应用中有效去除了一些模糊的服务，这有利于提升测绘工作效率。最后，北斗导航制定了严格的标准，以此来保证通信和数据服务的相对稳定，确保通信和回传数据的有效性[7]。
        （四）应用于卫星导航
        卫星导航目前已经广泛应用于多个领域，比如民生、科研、军事等，在卫星导航中，最为关键的就是提供位置服务，以及做好方向指引，这是其运行的核心。所以在卫星导航中应用北斗，可以在诸多方面输出精准的信息，比如位置信息、运动信息以及时间信息。另外，在北斗导航中配置了通信功能，因此，当终端移动设备具备北斗系统，可以同样发挥出卫星通信功能，并且具备低时延性能。此外，将北斗应用到导航服务中，还可以进一步对好运动趋势进行分析、预测，有助于提升、完善卫星导航的工作范围以及质量，提供了重要的数据支持，促使导航更加人性化、科学化、精准化[8]。
        （五）应用于测绘管理
        对于测绘工作而言，测绘过程的管理工作显得尤为重要。正常情况下，由专业人士在管理过程中应用相应的专业工具，获取反馈。与其他项目管理工具类似，北斗导航系统，通过其自身的身份、交互量等信息作用，可以辅助测绘工作，从而进步一提升测绘质量以及工作效率。
        （六）应用于成果管理
        在地籍测量过程中，北斗卫星导航系统发挥着重要作用，即使简化掉通视过程也可以获得确保的测量精准度。再有，北斗测量具备时间戳，在记录测量人员的行为和测量数据方面突显了一定作用，可以提高质量。这与以往测绘工作的情况相比较，通过北斗体系作用，可以获取更加高精度，精准测量位置的方法，即只需要将仪器精度与等级控制精度匹配，就可以有效保证最终测量的精度。
        （七）应用于数据采集
        数据采集包含了人工测量、激光雷达测量、卫星遥感等方式。而对于北斗而言，都可以得到一个精准的参考点以及参考体系。比如，无人机的应用，可以将北斗当做指导好工具，指挥无人机飞行路径，对于获得的位置信息和时间实现采集和回传，最终得到测绘数据。
        三、北斗导航系统在地籍控制测量中的应用
        随着北斗卫星导航系统的不断发展，从根本上改变了测绘工作，与此同时也为地籍控制测量带去了深远影响。由于北斗卫星导航系统自带诸多优点，所以将其应用到地籍控制测量过程中去除了通视，可以更好的对日常地籍控制工作加以管理，以免出现选取点位不当等情况，对地籍工作造成严重影响[9]。在实际建设地籍控制测量网过程中，可以划分为二、三、四等三角网、二级小三角网（锁）一等。在地籍控制工作中，由于应用了利用北斗卫星导航系统，所以没有常规工作中繁琐的要求。
        四、北斗导航系统在土地利用动态监测中的应用
        在开展野外监测相关工作时，会使用到一些方法，其中最为常用的就是简易补测法，还有平板仪补测法。简易补测法主要利用了相对位置变化，而后利用相应的简易测量工具，如皮尺、钢尺等实地测量。此种方法对于变更范围小、存在明显地物点的情况比较适合，相反，对于变更范围较大的情况，一般会采用平板仪补测法，此种方法由于速度慢、效率低、容易被干扰，所以监测质量低。
        结语：
        总之，北斗卫星导航系统的研发与应用进一步推动了我国全球定位系统发展，同时也进一步促进了基础性地理信息资源的开发与应用。希望通过本文的分析能为相关地理信息测绘与技术研发工作提供参考价值。
        参考文献：
        [1]李铮.大数据时代地理信息测绘工作的转变[J].科学技术创新，2020，67（15）：148-149.
        [2]田原，卢伟.北斗导航在地理信息测绘中的应用[J].电子世界，2020，67（01）：160-161.
        [3]张勇，禹韬，李博渊，高岱.地理信息测绘服务的北斗导航系统应用研究[J].电子测试，2019，45（11）：131-132.
        [4]魏颖，丁超营.北斗导航系统应用于测绘地理信息服务的标准化技术体系分析[J].中国标准化，2017，56（24）：112-113.
        [5]卫星导航定位优秀工程和产品奖[J].导航定位学报，2017，115（03）：115-118.
        [6]梁军.地理信息测绘服务的北斗导航系统应用分析[J].建设科技，2017，56（15）：156-157.
        [7]李霖，邢小雨，李国忠.北斗导航系统应用于测绘地理信息服务的标准化技术体系分析[J].测绘通报，2015，67（03）：116-171.
        [8]云成.加快地面基础设施建设，着力推动行业应用——《国家测绘地理信息局关于北斗卫星导航系统推广应用的若干意见》发布[J].卫星应用，2014，56（04）：146-147.
        [9]郑健岚，周琦虹，黄霞飞.浅析测绘技术现状及发展趋势[J].江西测绘，2013，67（04）：157-158.