地理信息測繪的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用分析

劉守招

北京錦延建設(shè)咨詢有限公司 北京 100000

引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用范圍越來越廣泛，尤其在地理信息測繪領(lǐng)域有著不可替代的作用，而北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪的應(yīng)用，對我國國情信息監(jiān)測帶來重要影響。可以通過專業(yè)技術(shù)把北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用于地理信息測繪中，它能有效推動我國基礎(chǔ)性地理信息資源的開發(fā)與利用，在一定程度上實現(xiàn)地理信息測繪成果的轉(zhuǎn)化和增值，拓寬了我國地理信息測繪領(lǐng)域的廣度與深度，也為我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的技術(shù)升級奠定了堅實的基礎(chǔ)[1]。

一、傳統(tǒng)地理信息測繪方式的弊端

我國傳統(tǒng)的地理信息測繪工作是依靠人工測繪方式進行測量和勘測，在執(zhí)行測繪任務(wù)時派遣相關(guān)技術(shù)人員進行實地考察，傳統(tǒng)的人工測繪方式存在著許多局限性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)消耗大。在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用之前，我國的地理信息測繪工作完全是由技術(shù)人員使用測繪工具親自進入測繪地點來獲取所需的測量數(shù)據(jù)，對于測量區(qū)域較大或者勘測區(qū)域環(huán)境復(fù)雜的地區(qū)，需要多個測繪人員共同合作，耗費較長時間才能完成，而在測繪期間所產(chǎn)生的費用都需要國家承擔，會帶來巨大的經(jīng)費開銷。

(2)精度低。傳統(tǒng)的地理信息測繪工作在大多數(shù)情況下依靠人力來獲取數(shù)據(jù)，技術(shù)人員只有簡單的卷尺和經(jīng)緯儀等測量工具，勘測過程較為復(fù)雜，而且沒有精密的設(shè)備和先進的技術(shù)手段，導(dǎo)致測量獲得的數(shù)據(jù)精密度低。傳統(tǒng)測繪面臨的主要問題是技術(shù)設(shè)備的局限性，簡單的測繪工具導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)精度低，已經(jīng)無法滿足當代社會對測繪工作的需求，此外，由于測繪工作依靠人力來進行，所以測繪結(jié)果也會受到人類生理局限和精神狀態(tài)的限制，致使測繪結(jié)果誤差較大。在過去的地理信息測繪工作中，出現(xiàn)了大量的頻繁返工現(xiàn)象，嚴重影響了我國的地理信息建設(shè)速度[2]。

(3)耗時長。依靠人工進行測繪工作可能需要大量的時間，在人員配備充足，相關(guān)人員技術(shù)和經(jīng)驗豐富的情況下對一中型區(qū)域進行勘測，也需要較長時間才能完成，如果遇到極端天氣或者其他非人為不可抗力因素，也會導(dǎo)致測量工作延遲。目前，我國地理信息建設(shè)速度不斷提升，對地理信息測繪數(shù)據(jù)的準確度要求越來越高，人工測繪方式已經(jīng)無法滿足這一要求。

除此之外，人工測繪也會受到環(huán)境因素的影響，一些環(huán)境惡劣，地理條件差的山區(qū)不適合進行勘測，測繪人員在進行工作時也會面臨危險；即使是自然環(huán)境條件較好的地區(qū)，多變的天氣因素也會影響勘測工作，不僅對人身安全造成威脅，也會影響勘測數(shù)據(jù)的精確度。

二、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的先進性和特點分析

(1)受天氣影響小。與傳統(tǒng)的人工測繪方式相比，依靠北斗導(dǎo)航技術(shù)進行地理信息測繪工作可以忽視天氣變化對數(shù)據(jù)精確度的影響，無論任何極端天氣都能保證測繪工作正常進行，確保測繪工作順利完成。另外在人類不方便靠近的地區(qū)，例如深山、河流附近、深林中，也可以暢通無阻的進行測繪，為地理信息測繪提供強大助力[3]。

(2)數(shù)據(jù)精度高。目前，國內(nèi)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具備兩種服務(wù)模式:開放式與授權(quán)式。其中，開放式定位精度在水平方向、垂直方向為10m，授時精度為20ns，測速精度為0.2m/s。而授權(quán)模式獲取數(shù)據(jù)的精準度、使用時的可靠性、安全性等各項性能又明顯優(yōu)于開放模式，更為重要的是授權(quán)模式能為用戶提供短報文通信等方面的服務(wù)。相關(guān)研究顯示，在本世紀中葉，我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)可能會全面建成，屆時，北斗定位導(dǎo)航系統(tǒng)提供的服務(wù)質(zhì)量、信息質(zhì)量將更加優(yōu)秀。

(3)覆蓋范圍特別廣。目前，我國研發(fā)的北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)覆蓋范圍已達到全國，并且覆蓋面已達到整個亞洲及太平洋地區(qū)，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)能夠為整個亞太地區(qū)提供全面的導(dǎo)航定位、授時報時以及通信等服務(wù)，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有全方位，全天候，高精度的優(yōu)勢，滿足我國地理信息測繪對于時間和空間的要求。我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)應(yīng)用多顆衛(wèi)星進行定位，實現(xiàn)對全球范圍的覆蓋，使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)更加完善。我國的北斗系統(tǒng)無論在區(qū)域較大范圍或者小空間范圍作業(yè)，都能夠進行精確測量，在海洋和陸地以及國界測算方面有較大的優(yōu)勢，與GPS相比，我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有更大的優(yōu)勢和測量范圍[4]。

(4)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的通信功能。在整個北斗導(dǎo)航系統(tǒng)運行時，為了確保地理信息測繪數(shù)據(jù)的高精確度，需要使用移動通信設(shè)備進行實時溝通與交流，而我國的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有雙向通信功能，保證在出現(xiàn)應(yīng)急情況時相關(guān)人員可以及時溝通。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)利用測量獲得的高精確度三維定位數(shù)據(jù)，方便工作人員對測繪獲取到的數(shù)據(jù)和結(jié)果進行分享和交流，保證地理信息測繪數(shù)據(jù)的準確性與科學性，使地理信息測繪工作高效并按時完成。

(5)安全性能高。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)安全性能高主要通過以下兩方面體現(xiàn):一，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)自身就具備非常高的可靠性與安全性，在對地理信息測繪工作時沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露的問題，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，確保了我國國家信息的安全和完整。二，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)由我國相關(guān)科研工作人員自主研發(fā)，我們擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)，因此充分保障了我國地理信息測繪成果的安全[5]。

三、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪中的標準化技術(shù)體系

(1)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的地理信息測繪標準分類。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的功能種類繁多，對于導(dǎo)航、定位、通信工作靈活度高，適應(yīng)能力較強，通過與目前同行業(yè)的系統(tǒng)功能標準進行對比，將北斗導(dǎo)航系統(tǒng)標準體系分為兩級，其中一級分類的主要內(nèi)容有:測繪地理信息基準建設(shè)類、測繪數(shù)據(jù)采集加工處理技術(shù)類、導(dǎo)航定位與位置類、測繪地理信息應(yīng)急技術(shù)類和測繪成果管理類。二級分類主要依據(jù)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的特點進行分類，對于分類標準要做到結(jié)構(gòu)合理，清晰明了，層次分明，保證各類別之間和各層次之間的劃分界限要明確，不重疊，不缺失，避免范圍交叉。

(2)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪的各類標準

1、測繪地理信息基準建設(shè)類標準的制定。此類標準制定內(nèi)容涵蓋范圍廣，其中解釋了對系統(tǒng)測量時一些專業(yè)名詞的概念和定義以及使用范圍，如北斗導(dǎo)航系統(tǒng)測量術(shù)語和衛(wèi)星定位術(shù)語等，為地理信息測繪工作提供參考和測量規(guī)范，確保測繪數(shù)據(jù)準確性。在進行地理信息測繪工作時，避免北斗導(dǎo)航系統(tǒng)與目標導(dǎo)航系統(tǒng)的空間坐標位置產(chǎn)生差異，做好坐標轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)處理工作。建設(shè)相關(guān)參考網(wǎng)站時可以同時對其他聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測系統(tǒng)進行優(yōu)化和升級，根據(jù)領(lǐng)域和級別的不同進行針對性的規(guī)范和指導(dǎo)[6]。

2、數(shù)據(jù)采集和加工處理技術(shù)類標準的制定。在具體進行地理信息測繪時，要根據(jù)實際情況，制定標準滿足北斗導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)展的需求，將數(shù)據(jù)采集和加工處理技術(shù)類標準分成通用數(shù)據(jù)采集(基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的RTK測量規(guī)范和測量規(guī)范)、終端設(shè)備、面向地理國情監(jiān)測服務(wù)的數(shù)據(jù)標準。在北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進行測繪數(shù)據(jù)采集時，要保證導(dǎo)航系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)和最終數(shù)據(jù)結(jié)果保持一致。因此，通過對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)特性分析，對采集的數(shù)據(jù)進行設(shè)置時需保證位置準確，符合要求。目前，我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪具體應(yīng)用上，使我國地理信息測繪工作更加信息化和技術(shù)化，通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對地理信息進行勘測，設(shè)置出與北斗導(dǎo)航系統(tǒng)相匹配的技術(shù)指標和參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、加工和處理標準，為地理國情監(jiān)測提供所需要數(shù)據(jù)的技術(shù)，并為日后衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展提供參考[7]。

四、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在我國地理信息測繪中的應(yīng)用

北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪的應(yīng)用，使我國對國情監(jiān)測細節(jié)有更充分的了解，使地理信息測繪工作更加完善，也提升了地理信息測繪質(zhì)量。近幾年來，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航服務(wù)在我國應(yīng)用范圍越來越多，可見北斗衛(wèi)星服務(wù)導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展有更廣闊的前景。

(1)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息基準建設(shè)方面的應(yīng)用。與GPS相比，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在技術(shù)和應(yīng)用范圍上有很大不同，在使用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)時，首先要確保地理信息測繪服務(wù)是按照北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的要求進行實施，需要在使用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)時重新定義北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的實際應(yīng)用范圍，確保應(yīng)用效果準確度高。除此以外，應(yīng)用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)時要將使用GPS時獲得的數(shù)據(jù)進行重新分析和規(guī)劃，尤其是在數(shù)據(jù)采集和加工處理方面，保證處理后的數(shù)據(jù)和北斗導(dǎo)航獲取的數(shù)據(jù)一致。最后在地理信息測繪中應(yīng)用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)時，需要重新構(gòu)建一個完善精準的CORS系統(tǒng)，為北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在實際范圍內(nèi)的推廣與應(yīng)用奠定前提條件。

(2)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在測繪數(shù)據(jù)采集加工處理方面的應(yīng)用。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在獲得采集到的數(shù)據(jù)后，需要對數(shù)據(jù)進行加工和處理，利用處理后的數(shù)據(jù)依據(jù)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)規(guī)劃的測繪范圍重新組建全新的、完整的測繪標準體系。組建測繪標準體系后，需要對獲取到的測繪數(shù)據(jù)進行分析和處理，尤其重點關(guān)注測繪數(shù)據(jù)的精確度和數(shù)據(jù)質(zhì)量。在分析測繪數(shù)據(jù)時，使用不同的測量方法，導(dǎo)致精確度差異，為了縮小誤差率，相關(guān)技術(shù)人員在處理測繪數(shù)據(jù)時采用不同技術(shù)方法，深入分析測繪數(shù)據(jù)的精確度，根據(jù)分析結(jié)果組建符合要求的測繪體系[8]。

(3)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在導(dǎo)航定位與位置服務(wù)方面的應(yīng)用。在地理信息測繪工作中，地理信息基準建設(shè)占據(jù)著重要地位。而地理信息建設(shè)就是利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)獲取到的測繪數(shù)據(jù)構(gòu)建特殊的測量基準體系，使北斗導(dǎo)航系統(tǒng)獲取到的測繪數(shù)據(jù)在這個體系內(nèi)進行傳達。這一體系的建立對國家信息安全和民用方面有重要意義。北斗導(dǎo)航作為自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，對于我國地理信息基準建設(shè)有著重要意義，為我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進入國外市場提供便利條件。

(4)北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在測繪信息應(yīng)急處理方面的應(yīng)用。在地理信息測繪中，有時會出現(xiàn)測繪信息應(yīng)急處理事件，而應(yīng)急事件的發(fā)生會對測繪數(shù)據(jù)的精確度和穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此，測繪信息應(yīng)急處理是保證測繪數(shù)據(jù)精確度和穩(wěn)定性的前提。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在測繪信息應(yīng)急處理方面的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三方面:一是在獲取測繪數(shù)據(jù)方面，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對測繪數(shù)據(jù)的精確度和穩(wěn)定性進行分析，根據(jù)分析結(jié)果制定統(tǒng)一的編碼，防止測繪數(shù)據(jù)精確度降低現(xiàn)象的出現(xiàn)。二是在測繪數(shù)據(jù)提供方面，利用北斗導(dǎo)航系統(tǒng)能有效防止數(shù)據(jù)判斷錯誤，很大程度上避免測繪技術(shù)失誤，提高測繪數(shù)據(jù)精確度。三是在數(shù)據(jù)保存方面，北斗導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)急事件的特性，制定方案保證測繪數(shù)據(jù)留存，從而提升測繪應(yīng)急信息處理服務(wù)的可靠性和安全性。

(5)測繪成果管理中的應(yīng)用。由于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)具有全天候高時效的特點，因此在地理信息測繪過程中可以省略視頻通話過程，提高測繪工作的效率，也保證了測量數(shù)據(jù)的精準程度。而且北斗導(dǎo)航系統(tǒng)對測繪時間進行實時記錄，測量人員的行為動作和測量數(shù)據(jù)質(zhì)量都可進行回看。在原始的測繪過程中，需要根據(jù)測繪目標范圍選擇不同級別的控制點來進行不同級別的測繪工作。但是依靠北斗導(dǎo)航系統(tǒng)進行測量，只需要測量儀器的參數(shù)與系統(tǒng)控制精確匹配就能保證最終測繪數(shù)據(jù)的精確度。

結(jié)語

本文通過與傳統(tǒng)的人工測繪方式相對比，應(yīng)用符合現(xiàn)代測繪需求的北斗導(dǎo)航系統(tǒng)，對北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪方面的技術(shù)要求進行分析與研究，歸納出了符合我國地理信息測繪的執(zhí)行標準和北斗導(dǎo)航系統(tǒng)在地理信息測繪方面的具體應(yīng)用，通過此項研究推動我國地理信息測繪的科學化發(fā)展。