北斗卫星导航系统在工程测量中的应用

北斗卫星导航系统在工程测量中的应用

王永定 1 冯玉军 2 高海荣 3

51010619760909**** ， 西藏 拉萨 8500001

51010619750315****，西藏 拉萨850000²

61052819780716****，西藏 拉萨850000³

摘要：步入二十一世纪以来，网络对于社会发展的意义愈发重大，从初始的电话，到现在的手机，网络促进了社会的零距离发展，但同时也提升了大众隐私的泄露风险，北斗卫星则对于这一问题发生有积极的抑制作用。本文探讨的也是我国北斗卫星导航系统，但仅探讨北斗卫星导航系统以及其在工程测量中的应用，以期为现代工程测量发展提供思路。

关键词：北斗卫星导航系统；工程测量；应用

现代信息化发展十分迅速，导航定位在其中的作用十分重要。北斗导航系统是我国自主要发的导航系统，自研发以来，逐步投入到军事及民用中，对我国信息安全起到了保障作用^[1]。北斗导航系统在应用中的表现较为良好，稳定且高效，应用的领域也逐渐广泛，工程测量便是其中重要的方向，基于现状，本文对其在工程测量中的应用展开讨论。

一、北斗卫星导航系统概述

1、系统的构成

北斗系统的构成主要有三个部分，分别为用户、地面、空间三个终端。空间端的北斗系统中包含有35个卫星，根据轨道分布可以将其分为三类，首先是中高度轨道，占27个；地球静止轨道，占5个；倾斜地球同步轨道，占3个^[2]。地面端则是地面站相互联合组成。用户端则是以北斗为中心，兼具国外先进导航系统构成终端系统。自北斗卫星发射之初，我国北斗导航已经初步组成了系统，未来会逐步扩展成为全球性的卫星系统。

2、系统运行

北斗系统的工作过程中，一个完整的工作循环为以下流程：从控制中心向两个或以上卫星发送询问信息；卫星转发器接收到信号以后，会向对应服务区用户广播信号；用户端对卫星信号进行响应后，会同时向两个或以上卫星发送回馈信号；卫星再发送至控制中心，控制中心接收到信号，并解调用户发送的信号；根据用户申请服务内容对信号展开税数据进行处理。定位服务内容为以下数据处理过程：控制中心对两个时间时间点的延迟进行测量，也就是控制中心发出信号的时刻与同卫星返还回馈信息至控制中心时刻两个时间的延迟。控制中心位置和卫星位置是可知的，且是准确的，这便能够根据延迟量进行用户距离的计算，同时根据用户距离两个卫星之和，得知用户在一个以第一个卫星作为球心的球面，同时也处于以两个卫星作为焦点的椭球面之间的交线上。另一方面，控制中心可以通过数据库取得用户高程值，又能够用户在某一以地球基准的椭球面平行的椭球面上。控制中心经过数据的处理，最终将用户三维数据计算出来，而计算所得结果经过技术加密后，由出站信号将其发送到用户端。

二、北斗卫星导航在工程测量中的应用

1、测量原理

实时动态监测北斗卫星技术的基础为载波相位观测值，以此为基础实现实时的动态监测。北斗测量技术在实施的过程中，基准站通常使用改善解调器，将获得的站点位置以及数值统一使用电磁信号传输至流动站，流动站不仅需要取得基准站传输的数据，且也自北斗取得观测数据对于体系中查分观测值进行科学的处理，明确提供cm级流动站坐标。北斗技术实施中，基准站通过设备将测站坐标、观测位信息传输至流动站，流动站开始运行之后，通过数据连接获得基站传输数据，勇士自身接收RTP3观测数据，并对体系中差分观测进行分析和处理，最后通过投影改正、高程拟合、坐标调整，便能够获得相关位置信息。

2、测量方法

首先需要进行测量点位的选择，点位要在地形较为平坦，交通顺畅，易于数据贮存的地方，同时各点位之间要有较好的通视性，以便于后期的测量。点位附近高度角要在15°之上，没有障碍物的存在，同时要规避变电站及高压线一类的高压装置及大功率无线电收发仪器。点位确认之后，要按照规定进行标志桩设定，同时要进行记录；其次则是布网。北斗卫星布网一般是观测目标及网形规划来确定的，以此能够准确及科学的计算图形，同时要以增强成果合理性为基础，避免造成过大误差。观测过程中，要将附和线路设置出来。完成组网之后，根据星历预报，进行测量计划的制定；再次是观测。根据相关观测的规定，要选择出三个点位，并且分别布置出三台接收机。观测的时间是45分钟，采样的间隔时间约为10秒，观测卫星高度角则为15°，选择静态相对定位技术进行观测，对天线高度进行测试，并监测气象信息，进行试开机。在各项标准都与相关规定相符的情况，按照接收端提示将相应数据输入，输入接收端后便可以实现自动化记录及分析，人员要登记测量手册；最后是进行数据处理及分析，这一般是由基线解算及网平差两个环节进行，随机软件能够辅助其实现。随后进行异步环及同步环审查，环闭及环差都要与相关标准相符。

三、北斗卫星导航系统于测绘方向的前景

在地理测绘中的应用

北斗卫星导航系统和GPS存在较大的差异，因此在具体应用的过程中，首先需要明确北斗系统于地理测绘中应用的范围及功能，以此为基准才能展开地理测量。对于原经由GPS测量得到数据，人员要对处理或转换进行研究，以此使得数据可以与北斗系统相契合、基于此建立完善的地理测绘系统，也能够为国际推广使用提供方便。

测绘数据处理

北斗系统测得数据经过处理及加工之后，根据相关测绘规范，建立测绘标准化系统，以此为基础获取更为精确的数据信息。因为等级不同的测量方法对于测绘结果存在较大的影响，所以需要根据不同差分方式的技术指标进行分析。同时对于应急测绘数据科学性、可行性进行全面分析，以此建立基于环境因素的数据测绘体系，且能保证高效、合理。

信息应急处理

信息应急处理时未来地理信息测绘关键的内容，旨在环境特殊的情况下，能够实现测绘数据的稳定及精确。北斗卫星有统一的编码系统，能够为数据准确性提供保障，同时技术模糊性较低，数据误判及失误的情况发生率较低。北斗系统相对较为完善的考量了可发生的意外情况，并制定了一套规范，对于地理信息应急处理提供了可靠及安全的方案。

结束语

随着我国科技水平的不断进步，我国前沿科技领域也越来越多，北斗卫星系统对于我国军事极为重大的意义，一定程度上突破了先进国家的高端科技压制。同时北斗卫星对于我国社会也有积极的推动作用。本文探讨的是工程测量中北斗导航卫星系统的应用，对于工程测量而言，北斗系统的意义同样重大。

参考文献

许扬胤,杨元喜,何海波,等.北斗全球卫星导航系统试验卫星测距信号质量分析[J].武汉大学学报(信息科学版),2018,43(8):1214-1221.

谢鸿,谢文文.北斗在瓢勺洞特大桥位移监测系统中的应用[J].工程技术研究,2019(8):117-119.