北斗衛星導航定位系統在地籍測量中的應用

宋亞新 景策

摘 要：北斗衛星導航定位系統是繼美國GPS和俄羅斯GLONASS之后，第三個成熟的全球衛星導航定位系統。作為我國自主研發、擁有完全知識產權的新一代、全天候衛星導航系統，北斗衛星導航定位系統不斷發展進步，特別是與GPS、GIS、RS等技術相結合，將在國土資源測繪管理領域發揮重大作用，并產生巨大的經濟效益與社會效益。本文對北斗衛星導航定位系統在地籍測量中的應用進行了探討。

關鍵詞：北斗衛星導航定位系統；地籍測量；工程測量

1 北斗衛星導航定位系統組成及功能

北斗衛星導航定位系統（BDS）是我國自行研制開發、獨立運行的全球衛星導航系統。與美國的GPS、俄羅斯的格洛納斯（GLONASS）、歐盟伽利略（GALILEO）并稱全球四大衛星導航系統。該系統由空間段、地面段和用戶段3個部分組成。空間部分包括5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星。地面中心控制系統是北斗導航定位系統的中樞，包括主控站、注入站和監測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯GLONASS、歐盟GALILEO等其他衛星導航定位系統兼容的終端組成。它可以在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時（PNT）服務，并兼具短報文通信功能。衛星導航定位系統可以為各行各業提供高精度定位、測速服務。

2 北斗衛星導航定位系統與GPS的異同分析

2.1衛星數量與軌道分布的對比

GPS系統由24顆衛星構成，分別在六個地心軌道面內，每個面內有四顆衛星工作，其中一顆是備份星。衛星的軌道周期為半個太陽日，六個軌道均為圓軌道，在赤道面上是等間隔60 °分隔，與赤道呈55 °傾角。北斗衛星導航定位系統的空間段有5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星，地球靜止軌道衛星分別位于東經58.75°、80°、110.5°、140°和160°，非靜止軌道衛星由27顆中圓軌道衛星和3顆傾斜同步軌道衛星組成。

2.2定位原理和精度的對比

GPS是被動式偽碼單向測距三維導航，由用戶設備獨立解算自己三維定位數據。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，授時精度目前約20 ns。北斗導航系統是主動式雙向測距二維導航，地面中心控制系統解算，供用戶三維定位數據。定位精度約幾十米，授時精度約100 ns。二代“北斗”可以稱為“中國的GPS”。

2.3功能的對比

GPS用戶設備用于接收來自衛星星座信號，并計算出所需的位置、速度和時間信息。GPS提供標準定位服務（SPS）和精密定位服務（PPS）兩種服務。而北斗衛星導航定位系統采用衛星無線電測定（RDSS）與衛星無線電導航（RNSS）集成體制，既能像GPS系統一樣為用戶提供衛星無線電導航服務，又具有位置報告及短報文通信功能。

3 北斗衛星導航定位系統在地籍測量中的應用

3.1地籍測量的含義

地籍測量主要是指利用現代測繪技術以一定的精度測定土地境界、土地權屬位置、土地面積并以反映土地利用類型、分布狀況以及質量等級的專門測量，它為國家土地管理部門提供具有現時性的土地詳查資料，并為土地登記提供依據。地籍測量不同與普通的地形測量，地籍測量應隨著宗地的土地登記的變更而不斷地更新，時時保證地籍資料的現勢性。地籍測量是測繪技術與法律的綜合應用，地籍測量是一項基礎性的具有政府行為的測繪工作，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行為；地籍測量為土地管理提供了精確、可靠的地理參考系統；地籍測量是在地籍調查的基礎上進行的；地籍測量具有勘驗取證的法律特征；地籍測量的技術標準必須符合土地法律的要求；地籍測量工作有非常強的現勢性。

3.2地籍控制測量中的應用

在建設基于北斗衛星導航定位系統的地籍控制測量網時，依據國家土地管理局頒布的《城鎮地籍調查規程》要求：可把地籍平面控制網分為二、三、四等三角網、三邊網和邊角網，一、二級小三角網（鎖），一、二級導線網，并且根據城鎮規模各等級地籍平面控制網點均可作首級控制。由于在利用北斗衛星導航定位系統進行地籍控制時，沒有常規三角網（鎖）布設時要求近似等邊及精度估算偏低時應加測對角線或增設起始邊等繁瑣的要求，只要所配備的儀器精度與等級控制精度匹配，控制點位的選取符合點位選取要求，即可實現四等網中最弱相鄰點的相對點位中誤差≤5cm，同時四等以下網最弱點（相對于起算點）的點位中誤差≤5cm。從而所布設的基于北斗衛星導航定位系統的地籍控制測量網精度就完全能滿足地籍規程要求。

3.3大地利用動態監測中的應用

常規野外監測一般采用簡易補測法或平板儀補測法。其中，簡易補測法是利用變更地物與周圍明顯地物之間的相對位置關系，使用皮尺、鋼尺等簡易測量工具，運用比較法、截距法、延長線截距法等幾何方法進行實地測量。簡易補測法僅僅適用于變更范圍小，變更地物周圍存在明顯地物點的情況。但如果變更范圍較大，且已知明顯地物點較少，則通常采用平板儀補測法。平板儀補測法由于速度慢、效率低，而且在實施過程中易受主觀因素干擾，致使精度低，嚴重影響監測質量。雖然近年來遙感技術在土地利用現狀監測中得到廣泛應用，對宏觀變化有很強的適用性，但因成像、地形環境影響，還不足以及時、全面、準確反映土地動態變化，尤其在微觀監測中仍然以傳統技術方法為主。

由于北斗衛星導航定位系統單向傳遞時間為100ns，雙向傳遞時間為200ns；平面位置精度通常為100m（1），設標校站之后為20m，高程控制精度為10m，可以滿足土地利用狀況調查及動態監測的精度要求。將北斗衛星導航定位系統應用在土地監測中，會使監測速度和精度大大提高，克服傳統監測方法的種種弊端，適應各種復雜的變更情況，真正地實現了動態監測的實時性、數值化，確保土地利用現狀調查的時效性。

結束語

隨著我國社會經濟建設迅猛發展，綜合國力顯著增強，使我國各項科技事業邁向更高點提供了有力基礎保障。全球衛星導航定位系統（GNSS）在我國的國民經濟建設和社會服務中的應用越來越廣闊，已經發展成為一個巨大的產業。在當今世界經濟全球化進程中，擁有自己的衛星導航定位系統，已成為一個國家綜合實力的重要標志。