摘要：本文主要介绍了测量学的发展和现状以及现代测绘技术，重点介绍了我国北斗导航系统的组成和特点。
关键词：测量；定位系统；北斗
1.测量学发展简史
测量学是一门非常古老的科学。古代的测绘技术起源于水利和农业。
古埃及尼罗河每年洪水泛滥后，需要重新划定土地界线，开始有测量工作。公元前21世纪，中国夏禹治水就使用简单测量工具测量距离和高低。《史记•夏本纪》中有“左准绳，右规矩”的记载。（注：准：古代测量水平的仪器；木受绳则直；圆曰规,方曰矩；说明当时已经有了“平”、“直”、“方”、“圆”的概念，就是对测量工作的描述，说明在当时已经有了原始的测量仪器。）
另一方面，随着人类在军事、交通运输的需要，在客观上也推动了测绘学的发展。
约在战国后期的一个秦国古墓，发现了迄今为止世界上最早的一幅实物地形图。（地形图的出现，标志着古代的测绘技术有了相当的发展）在之后300年的马王堆汉代古墓中，发现了至今世界上最早的军事地图。
测绘学是技术性学科，它的形成和发展在很大程度上依赖测量方法和仪器工具的创造和改革。17世纪以前，人们使用简单的工具，如绳尺、木杆尺等进行测量，以量测距离为主。17世纪初发明了望远镜。1617年创立的三角测量法，开始了角度测量。1730年英国的西森制成第一架经纬仪，促进了三角测量的发展。1794年德国的C.F.高斯发明了最小二乘法，直到1809年才发表。1806年法国的A.-M.勒让德也提出了同样的观测数据处理方法。1859年法国的A.洛斯达首创摄影测量方法。20世纪初，由于航空技术发展，出现了自动连续航空摄影机，可以将航摄像片在立体测图仪上加工成地形图，促进了航空摄影测量的发展。
20世纪50年代起，测绘技术朝着电子化和自动化发展。 比如电磁波测距仪、电子经纬仪、电子水准仪、全站仪、测量机器人、3S技术， 发展到今天，成为一门综合科学。它应用当代空间、遥感、通信、电子、微电子等各种先进技术与设备，以及光学、机械、电子的实用技术设备，采集与地球形状和大小、地球表面上的各种物体的几何形状及空间位置相关的数据和信息，并对其进行处理、解释和管理，为经济建设、国防建设的各个部门和行业提供服务。
2.全球定位系统
全球定位系统是以军事上需求为背景而出现的，现在已广泛应用于民用领域。包括智能交通、精细农业、资源调查、地质灾害等。在测绘工作中主要用于大地测量、变形监测、控制测量、施工放样。
1.1美国全球定位系统（GPS）
GPS是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。空间部分由24颗卫星组成。它是一个军民两用系统，提供两个等级的服务。
2.2俄罗斯全球导航卫星系统
俄罗斯要用20年时间发射76颗GLONASS（格罗纳斯）卫星。1995年完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，耗资30多亿美元，由俄罗斯国防部控制。
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3.3欧洲伽利略导航卫星系统计划（Galileo）
欧洲1999年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该方案由21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，另加3颗覆盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，首先满足欧洲需求，位置精度达几米。
4.4我国的北斗卫星定位系统（BDS）
（1）北斗卫星导航系统简介
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。2020年左右，建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。
（2）北斗卫星定位原理
卫星在离地面2万多千米的高空上，以固定的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到多颗卫星。
卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号，供接收机接收。由于传输的距离因素，接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟，通常称之为时延，因此，也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码，一旦两个码实现时间同步，接收机便能测定时延；将时延乘上光速，便能得到距离。
（3）北斗卫星导航原理
卫星导航系统时间是由每颗卫星上原子钟的铯和铷原子频标保持的。这些星钟一般来讲精确到世界协调时（UTC）的几纳秒以内，UTC是由美国海军观象台的“主钟”保持的，每台主钟的稳定性为若干个10^-13秒。通常，在任一指定时间内，每颗卫星上只有一台频标在工作。卫星至用户间的距离测量是基于卫星信号的发射时间与到达接收机的时间之差，称为伪距。
3.地理信息系统
GIS系统处于计算机科学、地理学、测量学和地图学等多门学科的交叉地带，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法适时提供多种空间的和动态的地理信息，为政府、企业提供决策信息服务的计算机技术系统。
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。
参考文献
[1]秦智，北斗全球导航定位系统国际化的思考[J]，中国民用航空，2010，（11）：142.
[2]康向阳，中国的GPS-北斗导航系统[J],天津航海，2007年01期：23-25.
[3]侯倩，张孟阳，张春泽，卫星导航系统建设现状和产业发展趋势[J]，国际太空，2011
[4]张婷，张健，董晶晶，北斗终端的现状和发展趋势浅谈[J]，数字通信世界，2011
论文作者:张学武
论文发表刊物:《基层建设》2016年16期
论文发表时间:2016/11/11
标签：北斗论文; 测量论文; 导航系统论文; 测量学论文; 系统论文; 中国论文; 接收机论文; 《基层建设》2016年16期论文;