北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

宋亞新 景策

摘 要：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是繼美國(guó)GPS和俄羅斯GLONASS之后，第三個(gè)成熟的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。作為我國(guó)自主研發(fā)、擁有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代、全天候衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)不斷發(fā)展進(jìn)步，特別是與GPS、GIS、RS等技術(shù)相結(jié)合，將在國(guó)土資源測(cè)繪管理領(lǐng)域發(fā)揮重大作用，并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。本文對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)；地籍測(cè)量；工程測(cè)量

1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)組成及功能

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（BDS）是我國(guó)自行研制開發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。與美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）、歐盟伽利略（GALILEO）并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段3個(gè)部分組成?？臻g部分包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面中心控制系統(tǒng)是北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的中樞，包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國(guó)GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO等其他衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)兼容的終端組成。它可以在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)（PNT）服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信功能。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以為各行各業(yè)提供高精度定位、測(cè)速服務(wù)。

2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)與GPS的異同分析

2.1衛(wèi)星數(shù)量與軌道分布的對(duì)比

GPS系統(tǒng)由24顆衛(wèi)星構(gòu)成，分別在六個(gè)地心軌道面內(nèi)，每個(gè)面內(nèi)有四顆衛(wèi)星工作，其中一顆是備份星。衛(wèi)星的軌道周期為半個(gè)太陽(yáng)日，六個(gè)軌道均為圓軌道，在赤道面上是等間隔60 °分隔，與赤道呈55 °傾角。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的空間段有5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星，地球靜止軌道衛(wèi)星分別位于東經(jīng)58.75°、80°、110.5°、140°和160°，非靜止軌道衛(wèi)星由27顆中圓軌道衛(wèi)星和3顆傾斜同步軌道衛(wèi)星組成。

2.2定位原理和精度的對(duì)比

GPS是被動(dòng)式偽碼單向測(cè)距三維導(dǎo)航，由用戶設(shè)備獨(dú)立解算自己三維定位數(shù)據(jù)。定位精度P碼目前已由16 m提高到6 m，C/A碼目前已由25～100 m提高到l2 m，授時(shí)精度目前約20 ns。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航，地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)。定位精度約幾十米，授時(shí)精度約100 ns。二代“北斗”可以稱為“中國(guó)的GPS”。

2.3功能的對(duì)比

GPS用戶設(shè)備用于接收來自衛(wèi)星星座信號(hào)，并計(jì)算出所需的位置、速度和時(shí)間信息。GPS提供標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS）和精密定位服務(wù)（PPS）兩種服務(wù)。而北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)采用衛(wèi)星無線電測(cè)定（RDSS）與衛(wèi)星無線電導(dǎo)航（RNSS）集成體制，既能像GPS系統(tǒng)一樣為用戶提供衛(wèi)星無線電導(dǎo)航服務(wù)，又具有位置報(bào)告及短報(bào)文通信功能。

3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

3.1地籍測(cè)量的含義

地籍測(cè)量主要是指利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)以一定的精度測(cè)定土地境界、土地權(quán)屬位置、土地面積并以反映土地利用類型、分布狀況以及質(zhì)量等級(jí)的專門測(cè)量，它為國(guó)家土地管理部門提供具有現(xiàn)時(shí)性的土地詳查資料，并為土地登記提供依據(jù)。地籍測(cè)量不同與普通的地形測(cè)量，地籍測(cè)量應(yīng)隨著宗地的土地登記的變更而不斷地更新，時(shí)時(shí)保證地籍資料的現(xiàn)勢(shì)性。地籍測(cè)量是測(cè)繪技術(shù)與法律的綜合應(yīng)用，地籍測(cè)量是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的具有政府行為的測(cè)繪工作，是政府行使土地行政管理職能的具有法律意義的行政性技術(shù)行為；地籍測(cè)量為土地管理提供了精確、可靠的地理參考系統(tǒng)；地籍測(cè)量是在地籍調(diào)查的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；地籍測(cè)量具有勘驗(yàn)取證的法律特征；地籍測(cè)量的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須符合土地法律的要求；地籍測(cè)量工作有非常強(qiáng)的現(xiàn)勢(shì)性。

3.2地籍控制測(cè)量中的應(yīng)用

在建設(shè)基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地籍控制測(cè)量網(wǎng)時(shí)，依據(jù)國(guó)家土地管理局頒布的《城鎮(zhèn)地籍調(diào)查規(guī)程》要求：可把地籍平面控制網(wǎng)分為二、三、四等三角網(wǎng)、三邊網(wǎng)和邊角網(wǎng)，一、二級(jí)小三角網(wǎng)（鎖），一、二級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)，并且根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)模各等級(jí)地籍平面控制網(wǎng)點(diǎn)均可作首級(jí)控制。由于在利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行地籍控制時(shí)，沒有常規(guī)三角網(wǎng)（鎖）布設(shè)時(shí)要求近似等邊及精度估算偏低時(shí)應(yīng)加測(cè)對(duì)角線或增設(shè)起始邊等繁瑣的要求，只要所配備的儀器精度與等級(jí)控制精度匹配，控制點(diǎn)位的選取符合點(diǎn)位選取要求，即可實(shí)現(xiàn)四等網(wǎng)中最弱相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差≤5cm，同時(shí)四等以下網(wǎng)最弱點(diǎn)（相對(duì)于起算點(diǎn)）的點(diǎn)位中誤差≤5cm。從而所布設(shè)的基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的地籍控制測(cè)量網(wǎng)精度就完全能滿足地籍規(guī)程要求。

3.3大地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

常規(guī)野外監(jiān)測(cè)一般采用簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法或平板儀補(bǔ)測(cè)法。其中，簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法是利用變更地物與周圍明顯地物之間的相對(duì)位置關(guān)系，使用皮尺、鋼尺等簡(jiǎn)易測(cè)量工具，運(yùn)用比較法、截距法、延長(zhǎng)線截距法等幾何方法進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。簡(jiǎn)易補(bǔ)測(cè)法僅僅適用于變更范圍小，變更地物周圍存在明顯地物點(diǎn)的情況。但如果變更范圍較大，且已知明顯地物點(diǎn)較少，則通常采用平板儀補(bǔ)測(cè)法。平板儀補(bǔ)測(cè)法由于速度慢、效率低，而且在實(shí)施過程中易受主觀因素干擾，致使精度低，嚴(yán)重影響監(jiān)測(cè)質(zhì)量。雖然近年來遙感技術(shù)在土地利用現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，對(duì)宏觀變化有很強(qiáng)的適用性，但因成像、地形環(huán)境影響，還不足以及時(shí)、全面、準(zhǔn)確反映土地動(dòng)態(tài)變化，尤其在微觀監(jiān)測(cè)中仍然以傳統(tǒng)技術(shù)方法為主。

由于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)單向傳遞時(shí)間為100ns，雙向傳遞時(shí)間為200ns；平面位置精度通常為100m（1），設(shè)標(biāo)校站之后為20m，高程控制精度為10m，可以滿足土地利用狀況調(diào)查及動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的精度要求。將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用在土地監(jiān)測(cè)中，會(huì)使監(jiān)測(cè)速度和精度大大提高，克服傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的種種弊端，適應(yīng)各種復(fù)雜的變更情況，真正地實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、數(shù)值化，確保土地利用現(xiàn)狀調(diào)查的時(shí)效性。

結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅猛發(fā)展，綜合國(guó)力顯著增強(qiáng)，使我國(guó)各項(xiàng)科技事業(yè)邁向更高點(diǎn)提供了有力基礎(chǔ)保障。全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（GNSS）在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)服務(wù)中的應(yīng)用越來越廣闊，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。在當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程中，擁有自己的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，已成為一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。