北斗卫星导航系统及在测绘中的应用研究

王浩然　罗峰谊

摘 要：北斗卫星导航定位系统（COMPASS）是我国独立自行开发的一种卫星定位系统，是一种独立运行在太空中的新式导航工具，并且和其他国家的卫星导航系统也可以做到完美的兼容工作。本文在对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）进行介绍的同时，也对其卫星技术进行了一定的分析和整合，从技术原理上对卫星的情况做出了前景介绍，同时对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）对公路测距等方面的应用进行了研究，对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）在地理测绘方面的应用和优势进行了分析介绍。最后针对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）面临的挑战和机遇进行了分析，在道路测绘方面给出了一定的建议。

关键词：北斗卫星导航系统；公路测量；RTK应用

中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0108-02

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）是我国独立自行开发出的一套卫星定位系统，处于独立运行在太空中的一套新型导航工具。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）是全球四大卫星导航系统之一，其他三个导航系统分别是美国的GPS、俄罗斯的格格纳斯（GLONASS）和欧盟共同研究开发的伽利略（Galileo）卫星导航系统。

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的出现，从根源上改变了我国依赖国外卫星定位系统的缺陷，打破了卫星定位系统的屏障。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）不仅对定位的精确度进行了提高，同时也对车辆得导航功能进行了改进，并且进一步的发展了各行各业的测绘技术。

1 北斗卫星导航系统概述

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）由三大部分组成，分别是空间端、地面端和用户端。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）可以全天候的进行工作，并且能够覆盖整个地球的表面，能够进行全天候并且实时准确的定位服务，而且可以进行实时的通信，向地面的指挥中心发送准确的数据报告。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）目前已经能够完成即时通信的功能，而且在定位、导航等方面的能力也非常出众，定位精度可以达到20米，时间精度可以达到100纳秒。

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）不仅仅在定位方面有着实际的应用和发展前景，而且在相关的测绘方面也有着显著的应用。除此之外，北斗卫星导航定位系统（COMPASS）还可以对海洋的情况进行收集，也可以对自然灾害进行一定的预报，减少人员财产的伤亡。伴随着北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的不断发展，导航的性能也在不断提升，而且对于接收到的数据处理的功能也非常显著，能够得到更深层次的提升。本文对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的功能和原理进行了介绍，并且在分析原理的基础上对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）在公路测量领域的应用做出了一定的分析，对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的独特技术优势和技术特点给出了一定的建议。

2 北斗卫星导航定位系统对比GPS导航系统的优越性

GPS是北斗卫星导航定位系统（COMPASS）还未投入使用时我国测绘行业使用的定位系统，地质勘探等行业也有着利用GPS进行定位的相关任务和技术。随着我国独立开发研究的北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的出现，先进的优越性会是将来代替美国GPS的重要力量。从目前北斗卫星导航定位系统（COMPASS）发展的情况来看，北斗卫星导航定位系统已经能够做到对整个亚太地区的范围进行覆盖，并且也已经为亚太地区提供着精确的定位以及即时通信服务，预计在2020年北斗卫星导航定位系统（COMPASS）就可以对全球进行覆盖，从而保证形成一个完整的全球的定位导航系统。

从目前测绘行业的整体情况来看，经常采用的GPS导航定位系统利用的是二频定位技术，北斗卫星导航定位系统（COMPASS）却与之不同的采用了三频定位技术来进行定位和导航，这样可以达到厘米级别的准确度。比如湖北省的一处实验基地定位精度就达到了2厘米的误差，可谓是非常的精确。而且北斗卫星导航定位系统（COMPASS）在定位时对于环境的要求并不是很高，这点与GPS相比可谓是一大优势。美国的GPS定位系统在位于偏远山区时的定位能力比较差，信号的强度不够或者是根本收不到信号的情况极为常见，所以美国的GPS对于地质的勘探和测绘有着一定的难度和不足。地质勘探工作经常开展在山区的深部或者是一些茂密的森林里，对于定位信号的弱化严重影响到了地质勘探的正常工作。

目前北斗卫星导航定位系统（COMPASS）采用的三频定位技术就可以很好的解决这个问题，因为北斗卫星导航定位系统（COMPASS）针对于亚太地区的定位和覆盖非常高，特别是国内的覆盖情况，同时三频定位技术非常的先进，能够对茂密的森林也可以进行很好的信号覆盖，并且能够高精度的进行地理位置的确定，这对于山区的地质勘探来说，具有非常深远的意义。

3 北斗卫星导航系统在公路测量中的应用分析

3.1 RTK技术基本原理

RTK技术是GPS其中一个部分的简称，其实就是GPS的实时载波相位差分，这是一种能够将GPS进行数据传输的基本载波，并且能够做到实时的信息接收和即时信息通信的功能，这样的高速度计算能力可以让我们在短时间内得到地理坐标的详细数据，从而进行高精度的定位和及时的导航工作。

RTK系统由很多分支组成，其中有三部分是整个系统的核心，分别是基准站接收机、数据链和移动接收机。正常工作情况下，都是两台或者两台以上的RTK接收机在同时工作，对于卫星信号进行共同的接收，其中选取一台作为基准点，剩余的其他机器对未知量进行测量，追踪移动的信号源，这被称为移动信息收集站，從而结合起来进行数据的分析和处理，进一步得到数据的最终结果。

3.2 北斗卫星导航系统在公路测量中的应用

3.2.1 在公路勘测方面的应用

公路的勘探测绘工作强度非常高，而且覆盖的范围广和长度非常高，虽然已经有部分电子测绘仪器投入了使用，但是限于地理环境的影响和天气环境的干扰，电子测绘仪器的效果并不是很理想，而且对测绘的效率也不是很高，造成了勘探周期的延长等负面反应。与传统的地质测绘方法相比较而言，北斗卫星导航定位系统（COMPASS）有着显著的优势。首先是北斗卫星导航定位系统（COMPASS）具有非常高的定位精度，而且不会受到地理环境的限制，这一点是传统的地质测绘手段所不具备的，可以在环境复杂的地理条件下进行测绘。其次，对于山脉地区的道路建设工作，北斗卫星导航定位系统（COMPASS）可以对道路的情况进行详细的勘探，高精度的采集道路建设的基本数据，从而准确进行道路的建设工作。

3.2.2 在公路变形监测方面的应用

传统北斗RTK技术在实际的架设工程中需要一定的基站作为辅助，这种基站的架设需要的前期准备工作过多，而且环境的干扰非常高，并且随着距离的增加，误差也会随之变大，不利于测绘工作的进行。为了对传统的RTK技术进行改良，可以通过架设一个RTK网络来对于误差进行修改，从而保证测量值的准确性，可以不受到基站和测量点之间距离的影响，这样就能够进一步提高测量值的准确性，从而更加真实准确的描绘道路的整体情况。

3.2.3 在公路施工放样中的应用

施工放样要求利用仪器来完成，通过一定的数据算法等工作，用仪器对人为标定的测量点进行实地测绘。常规的施工放样方式需要对目标的位置进行多方面的调整和变动，而且需要两者之间的视野清晰，能够进行直接的通信，采用这种施工放样的方式进行工作，效率比较低下，并且需要很高的施工成本。但是如果采用实时RTK技术进行测量，仅仅建立一个RTK数据电子手册就可以满足需求，将采集到的数据坐标存储奥RTK数据电子手册中，系统软件可以根据事先存储好的数据施工放样点坐标进行核对。

从目前的使用情况来看，北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的RTK技术已经得到了行业的认可和应用，并且对道路的测绘等工作可以很好的完成，通过三维坐标系的建立，来定位道路施工中的各种施工放样点，能够达到很高的精确度和准确度，同时也对道路工程的施工效率记性了大幅度的提升。

4 对北斗卫星导航系统在测绘领域应用的建议

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）填补了我国在卫星导航定位领域的空白，这是我国测绘方面的重要技术力量部分。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）除了在公路测量领域有着非常显著的成就，应用前景广泛之外，还对于我国通过地理情况监测环境，对于数字化城市和社会的建设工作带来了更进一步的飞跃。北斗卫星导航定位系统（COMPASS）对于我国测绘地理方面的发展有着不可磨灭的贡献，加快测绘强国建设具有重大意义。

4.1 进一步突破关键技术

没有关键技术的突破，北斗卫星导航系统的应用领域和空间必然受到限制。以公路测量为例，为保证北斗卫星导航系统在该领域的应用程度更為范围，要突出解决的关键技术主要包括基于“北斗”的实时动态高精度定位技术研究，多功能精密单点定位软件系统的研制与开发，基于“北斗”的单基准站差分、多基准站局部区域差分和广域差分技术等，从而提高定位结果的可靠性与精度，进而保证工程质量。

4.2 加大政策引导力度

北斗卫星导航系统是我国自主发展的导航定位系统，与GPS相比，其发展历程还较短，服务领域也相较GPS不够广泛，这就需要在应用领域，加大对该系统的政策引导力度。对于公路测量等测绘领域而言，“北斗”是我国地理信息产业的重要支撑。在推动“北斗”产业化过程中，各级测绘地理信息行政主管部门应该在市场准入、安全监管、产品认证和质量检测等方面发挥好主管和引导作用。

5 结语

北斗卫星导航定位系统（COMPASS）是我国独立研究开发的自主卫星导航系统，并且在公路测绘等行业有着非常广阔的应用空间，发展潜力巨大。本文对北斗卫星导航定位系统（COMPASS）的功能和原理进行了介绍，并且在分析原理的基础上对北斗卫星导航定位系统在公路测量领域的应用做出了一定的分析，对卫星导航定位系统的独特技术优势和技术特点给出了一定的建议，希望我国的公路测绘实力能够得到一定的提升，位于世界前列。

参考文献

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