摘要：北斗卫星导航系统，属于我国用以进行全球定位的新型科研成果，预计在2020年将全面实现全球领域内随时随地为所有用户带来精确度高、定位性强、导航、通信等综合服务体验。GPS全球定位系统属于美国的科研成果，在1994年开始推行的卫星导航定位系统。目前，北斗卫星系统已推广运行到国土测量、航空监测、工程测量、地壳运动测量、资源勘查等很多方面。本文主要进行了北斗卫星导航系统与GPS性能的对比分析，以及北斗卫星技术对工程测量的实际应用。
关键词：北斗卫星导航系统；测量技术；工程测量；应用
前言
一直采用的以测角、测距、侧水准为主要功能的普通定位技术，目前在不断地被精准性强、效率高、速度快的具备空间三维性的GPS所取代。当前，我国研发的北斗卫星导航系统也不断运行到国土测量、航空监测、工程测量、地壳运动测量、资源勘查等很多方面。在北斗卫星定位系统的深入更新和发展下，测绘定位系统有了全新的突破，为工程测量带来了全面优化的技术方法。
一、北斗星导航系统与GPS系统比较
1.1系统结构
北斗卫星导航系统通常包括空间端、地面端和用户端等三要素，其中空间端具有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端一般有主控站、注入站和监测站等很多站点，用户端通常由北斗用户终端、GPS系统、格洛纳斯系统、伽利略系统等各种卫星导航系统结合的终端构建。
GPS属于由全球领域内的24颗卫星形成的卫星体系，通常设置在距地面20200千米的上空，均匀有序的排列在6个轨道面上，其中4颗运行在有源备份卫星上，确保在全球范围内各地各时都能观测到4颗以上的卫星，且能掌握到定位精准科学的几何图形。
1.2覆盖范围
北斗卫星导航系统如今是运用在我国本土及周边国家的导航体系；GPS则是在全球领域进行全方位导航的体系，可保证在全球范围内各地点各时间都能观测到6~9颗卫星。
1.3卫星数量与轨道特性
现在的北斗卫星导航系统，在赤道部位建立2颗同步卫星装置，卫星与赤道角距控制在60°。GPS则是在6个轨道位置上建立24颗卫星装置，轨道赤道倾角控制在55°，轨道面赤道角距保持在60°。北斗导航卫星体系通常是同步轨道，一般绕地球转一周时长为11小时58分。
1.4定位原理
北斗导航体系属于主动式双向测距二维导航系统，地面机构管理系统测算，为用户带来精确的三维定位信息。GPS属于被动式伪码单向测距三维导航系统，通过用户装置独立测算获取的三维定位信息。
1.5定位精确性
北斗导航定位体系其中的三维定位技术精确度在几十米，授时精确性通常有100ns。GPS系统的三维定位技术精确性P码逐渐从16m上升到6m，C/A码逐渐从25~100m上升到12m，授时精确性如今达到约20ns。
1.6实时性
“北斗一号”用户发送的定位请求要先通过中心管理体系，中心管理体系分析出用户的三维定位信息之后再反馈给用户，这过程中要以地球静止卫星为中心往返，所以在测算高速运动体时，就阻碍了定位的精确性；然而“北斗”能起到定位和通讯作用，其中的短信通讯作用是GPS技术无法实现的。
在“北斗”二代卫星导航技术的不断更新和进步下，卫星空间定位技术将发挥出更全面更特色的功能。
二、采用北斗卫星定位技术进行工程测量的优点
2.1借助北斗卫星技术建立方格网，比一般技术方法应用面更广。
2.2 北斗卫星设置的方格网更具精确性、误差小，既能够适应标准规定，又具备较强的精度储备。
2.3把点位中误差当做方格网测试标准比把相对中误差作为精度标准更加科学实用。
2.4借助北斗卫星技术设置大地控制网系统，图形精确指数高，可全面提升点位趋近速率，网形优化更快捷。
2.5与一般测量法比较而言，借助北斗卫星技术设置方格网，速度可增强一倍以上，并在一定程度上减小施工人员的劳动负担。
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三、北斗卫星技术的应用
实时动态监测北斗卫星技术是以载波相位观测值为基础进行的实时动态监测方法。在北斗卫星技术运行期间，基准站通常由数据锭，即改善解调器，把获取的数值及站点位置数据统一由电磁信号传达给流动站，流动站既要获取由基准站传送的信息，且自身也要接收北斗卫星卫星信息，并获取观测信息，对体系内的差分观测值采取科学分析，明确地提供精确性为cm级的流动站点位的位置坐标。
在北斗卫星技术运行期间，基准站由数据链装置把观测位数据和测站坐标数据传达给流动站，流动站在实现初始运行后，借助数据链接获取由基被站传送的信息；并且，自身也要接收rTP3观测信息，并对体系内的差分观测值采取科学分析探究，再由坐标调整、高程拟合和投影改正，就能获取合理的厘米级定位数据。
四、北斗静态定位在测量中的实际应用
北斗卫星静态定位系统被普遍推行到各测量工程中，然而这些实际应用中，通常是用来创建各种类别、各种功能的测试控制系统。
五、北斗卫星网络的设置
5.1 北斗卫星基线向量网的等级
北斗卫星系统网的精确性标准，一般通过网中相邻点间的距离差别来分析的。结合我国1992年所提出的全球定位技术测算标准，北斗卫星基线向量网通常被评为A、B、C、D、E五个等级。我国的A级和B级北斗卫星技术控制网一般由30个点和800个点组成，各控制网有序排列在在我国大陆地区，一般边长是650km和150km。对A级北斗卫星系统而言，水平位置的重复精确性要优于2×10-8，垂直端不少于7×10-8；对B级北斗卫星系统而言，则一般要优于4×10-7和8×10-7。
5.2 北斗卫星测量方法
5.2.1选点
①点位应确定在地形平坦、交通快捷、利于推广、好存储的位置，各点与其他点间通视性要好，利于后期测量工作的运行；
②点附近高度角为15°以上，不能存在障碍物；
③点位要避开大功率无线电发射源装置、高压电线装置等；
④点位控制之后，按规定设立标石并记录点之记。
5.2.2 北斗卫星布网
北斗卫星布网通常有网形规划和观测目标来确定，形成科学准确的解算图形，并且要从增强成果合理性出发，避免出现粗差。
北斗卫星网观测时应有异步独立观测环或附合线路，构成异步环的边数不宜太多，也不能太少。网形设计完成后，参考最新的星历预报制定严密的作业计划。
5.2.3观测
结合北斗卫星项目测试表的规定实施观测，利用静态相对定位技术，卫星高度角是15°，时段在45min，一般采样间隔在10 s。在3个点上一致建立3台接收机天线装置，测试天线高度，监测气象信息，开机测试，当各项标准符合规定时，依据接收装置的提示输入相关信息，则接收机自行记载分析，登记测量手册。
5.2.4.北斗卫星测量数据的处理
北斗卫星系统数据分析一般由基线解算和网平差两个环节，借助随机软件实现。卫星空间位置信息分析借助随机商用软件Trimble Geomatics Office实施基线解算和平差分析。基线分析实现以后，完成了同步环和异步环的核查，需要所有环的闭和差都符合标准。
六、 结束语
北斗卫星系统有着精准性、效率高、不因气候环境及通视环境而受到影响等特点，并且北斗卫星搜索装置能够自动进行观测，为掌握工程项目相关数据、完成大规模工程建筑变形监测规范化提供了必要条件。我国的“北斗”二代卫星导航技术既改善了我国以往的自主导航技术面临的问题，也为我国国民经济发展、国防发展、航空航天项目、海洋资源开发利用等带来了必要的技术条件；与一般卫星导航体系比较来说，它有全新的优势和良好的发展形势，对全球经济建设带来了重要发展条件。
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论文作者:赵科,谷苗
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/22
标签：北斗论文; 测量论文; 技术论文; 精确性论文; 导航系统论文; 工程论文; 系统论文; 《基层建设》2017年5期论文;