我国大地测量及卫星导航定位技术的新进展
摘要
关键词
卫星导航定位技术;大地测量;测量精度;导航系统
正文
引言:近几年,随着社会和经济的迅速发展,我国的大地测量和卫星定位技术得到了发展,但在实际工作中,由于受到多种因素的干扰,往往会造成测量精度不高,从而影响到实际应用。为此,需要加大对地球物理和导航技术的研究,以保证未来的发展。
1.卫星导航本身的作用
卫星导航系统的主要功能是为用户提供准确的地理位置,它代替了传统的无线导航系统,使其在未来的发展中得到了极大的进步。在实践中,利用卫星导航技术可以产生巨大的经济效益,而在海洋、陆地、交通等领域,将会彻底改变我国交通运输的现状,促进我国交通运输的发展。同时,在宇宙飞船、空间站和航天飞行中,它也能起到导航和定位的作用,确保飞行和定位精度,推动航天技术的全面发展。另外,在新形势下,卫星导航与定位技术已成为国民经济发展的重要推动力,对推动经济转型具有巨大的推动作用。
1.1卫星导航创造的经济效益
海上、陆上、交通等领域的卫星导航技术的应用,使全球的交通运输业发生了巨大的变化。由于卫星导航已被广泛地用于工业、资源调查、治安等领域,因此,它的应用前景更加广阔。除此之外,卫星导航系统还能在太空中实现自己的定位功能,在保证精度的前提下,简化测试过程,从而推动太空技术的飞速发展。此外,在我国目前的发展形势下,卫星导航与定位技术已逐步成为经济发展的引擎,并逐步推动其成为一个较为重要的基础设施。
1.2军事应用是卫星导航重要发展领域
在军事行动中,医疗导航系统能够充分利用其自身的导航和定位功能。比如,在使用巡航导弹、空对地导弹、制导导弹的时候,可以对这些数据进行精确计算,从而增加武器的杀伤力,增加武器的命中率。但是,随着武器精度的提升,会导致武器的数量大幅度下降。而在实施了卫星导航之后,可以作为军队的支撑体系和军队的重要基础。此外,利用计算机与通讯技术,可以实现对作战系统的控制。此外,在使用了卫星导航技术之后,还可以精确地处理位置、时间和信息,比如,协同轰炸和搜寻,以及无人机的测绘。
2.大地测量及北斗卫星导航系统的相关概述
2.1大地测量
在大地测量中,基本是以地球椭球体作为参考,进行地面点定位,其基本目标是获得地球上某一地点的准确位置。在法线上,用地球椭球面的经度和纬度来表示一个地面点,它的高度是从垂直直线到大地水平面的距离。在实践中,必须以测量点为中心,建立对应的空间直角坐标系统,以求精确定位。大地测量作为一种科学的测绘工作,已被广泛地运用于各行各业。
2.2北斗卫星导航定位系统
全球卫星导航系统是我国自主研发和运营的四大卫星导航系统之一。北斗定位系统由用户终端、地面控制系统、外太空空间系统三大部分组成,用户端由北斗终端和北斗用户终端组成。地面控制系统是以BDS为核心的,由注入站、监控站、主控站等多个地面站组成。外太空部分包括30颗非固定轨道卫星和5颗固定轨道卫星。北斗定位系统能够实现全球24小时运行,能够提供高精度、可靠的导航和授时服务,并具有短报文通讯的功能。
3.北斗卫星导航定位系统在大地测量中的应用
3.1在大地控制测量中的应用
在没有使用卫星导航和定位系统之前,全国的水平控制网按照分层布局的原理,分为一级、二级、三级和四级。该方法主要采用了三角法。而三角测量中,比较复杂的工作是用瑞士T3经纬仪(WILD)进行实地的三角测量。在这一时期,受天气客观因素如雨雾、日照时段、风力等因素的影响和限制,还受到人文地理因素如社会活动、通视条件等因素的影响。它具有工作量大、观测时间受限、施工周期长、造价高等难点。而利用北斗导航与GPS进行地面控制,可以达到高效率、全天候、高精度的目的。国内卫星导航系统的绝对定位精度可达毫米,相对定位精度可达10~7,其效率可提高3倍,成本可减少50%。可以说,在地面控制测量中,采用北斗导航与定位技术是一种新的发展。
3.2在地籍测绘中的应用
3.2.1在地籍测绘首级控制测量及地籍图测绘中的应用
在实践中,可以根据国土资源部《城镇地籍测绘程序》的有关规定,在GNSS的基础上,构建一个基于GNSS的地籍测控网,将其划分为一级边角网和导线网。二、三、四级的三角、三边、边角网等,将其用于不同尺度的地籍测量,并对对应的地籍进行控制。可以使用RTK测量方式,对界址点和地籍图进行测量,其测量精度满足有关标准规定的相应级别的精度。
3.2.2在地籍动态监测中的运用
以往在野外进行常规动态监测时,一般都是采用平面补测法和简单补测法,通过简单的辅助绘图技术,利用塔尺、卷尺等仪器,利用测距法、比较法等技术,进行动态监测。现在可以使用全站仪进行数字化的测量。但由于该方法非常简单,仅适用于变化范围较小的场合,而且需要在特征附近有显著的目标,若有较大的变化,则难以取得良好的测量结果。而且平板仪的绘制速度比较慢,效率也比较低,会受到很多因素的影响,导致测量的准确性下降,从而影响到监控的效果。
近年来,随着科技的飞速发展,遥感技术已逐步应用到土地使用监测中,取得了一些成效,遥感技术在大规模的土地监测中有着很好的优越性,但由于受到多种现实条件的限制,难以及时、全面的反映土地的动态变化。该系统的双向传输和单向传输时间为20ns,单向传输时间为100ns,定位精度为10m,能够满足土地调查和动态监测的需要,而北斗导航与GPS在土地监测中的结合,不仅提高了监测效率和精度,而且还能适应不同区域的动态监测,保证了数据的准确性,保证了土地利用调查的全面性。
3.3在工程测量中的应用
在工程测量中,使用北斗导航定位系统时,必须先检验起点的精度,通常可以把起点设为较高的控制点,并在起点和观测点之间适当地分配。在进行GPS的监测工作中,必须严格遵守《工程测量规范》、《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》以及《全球定位系统(GPS)测量术规范》等有关规范,确保其精度和误差在可控的范围之内。为了提高基准站的精确度,需要使用3-5个较高的控制点进行测绘和评估,从根本上确保了基地台在任意角度的观察都是一致的。在实际应用中,要按照GPS导航系统的工作规则制定工作方案,做好相应的观测工作。
总体上可以采用静止GNSS测量模式,GNSSRTK测量模式。在采用静止测量方式的情况下,卫星仰角、采样间隔均应根据有关标准规定的规定设定,所有观测指标均符合有关规定的观测资料,均由GNSS校正软件进行校正,经质量检验合格后,方可作为正式结果,若不合格,需进行重新观测、重新分析,以确保其观测结果的准确性和有效性。
4.卫星导航系统在各行业应用的进展
在我国,GPS技术已经逐渐应用于轨道交通的高精度轨道交通控制网络。差分动态GPS技术在公路勘察领域的应用,包括采集数据、控制点加密、中线放样、纵断面测量、无外部控制点的空中GPS测量。国家测绘局、总参测绘局、交通部联合运用DGPS技术,对全国160万公里以上的各级道路进行了高精度的数据采集与数据库建设。汽车导航系统包括GPS、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、液晶显示器等。GPS导航与电子地图、无线通讯网络、电脑车辆管理信息系统等技术相结合,可以实现对车辆的追踪、交通管理等多种功能,例如:在车载电子地图上实时显示车辆的位置、追踪、运输等。提供行车路线的规划与导航,主要包含了自动线路的规划与人工的线路设计,系统会自动计算出最优的线路,并将车辆的行驶路线及行驶方式告诉使用者。信息检索功能为使用者提供主要的服务对象。紧急救援按照求救信息和报警对象,制定最优救援计划,为遇到危险或意外情况的车辆提供紧急救援。
在气象应用方面,我国已逐渐将地基GPS用于气象学的研究与业务实验。利用GPS技术,可以得到高时空分辨率和毫米精度的水汽数据,弥补了传统探空数据在时空分辨率方面的缺陷,为探测数据提供了迅速变化的数据。通过GPS技术,气象部门可以更早、更准确地预测将来的天气情况。在GPS/LEO空基气象学方面也有一定的发展,利用低轨卫星的卫星轨道技术,为地面观测站的控制提供了一种新的途径。GPS测风,是由地面观测站在GPS接收到GPS信号后,将所需要的资料与卫星的轨道资料结合起来,计算出高空风向、风速、气压、温度、湿度。
5.地壳运动检测和大地测量地球动力学研究
从我国地壳运动的观点出发,通过对网络平台和资料的观察,我们可以根据目前的大陆地质情况,对大陆进行科学的规划,利用GPS技术,对陆地的移动和振动速度进行测量,以保证数据的准确性。此外,还要对中国多个区域的周边环境进行全方位的观察,以获得精确的资料,并根据连续介质的假定,采用二次三次样条模型,得到了我国大陆的总体水平移动速率。在获得国内大陆水平应变速率时,必须根据有关资料,进一步分析我国目前的实际成果,并根据有关资料,对目前欧亚地区发展背景下的沿海沿岸地区的水平移动进行了深入的探讨和研究,最后总结出GPS与连续观测技术的差异。
结束语
随着社会各方面的飞速发展,对大地的测量工作提出了更高的要求,卫星导航与定位技术作为一种新的技术手段,可以极大的提高大地测量的精度和效率,为原始的测量提供专业、准确的原始资料,打破了以往的经纬仪、平板仪、测距仪、水准仪等各种测量方式。特别是北斗导航定位系统,是国内自主研制的一种具有自主知识产权的新一代导航与定位系统。
参考文献
[1]李正琨. 我国大地测量及卫星导航定位技术的新进展[J]. 建筑工程技术与设计, 2018, 000(020):4356.
[2]徐吉松, 陈志华. 我国大地测量及卫星导航定位技术的新进展[J]. 中国科技纵横, 2019.
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