广西瀚维智测科技有限公司
摘要：本文在北斗导航系统基本概念阐述的基础上，对其技术特点、规划进展、应用优势以及在测绘工程中的实践进行分析，重在探讨应用于测绘工程的价值，以供参考。
关键词：北斗导航系统;测绘工程;实践应用
北斗卫星导航定位系统是我国自主建设、独立运行并与世界其他卫星导航系统相兼容的全球卫星导航系统，改变了我国完全依赖国外卫星导航系统的局面。不仅满足了精密定位、车载导航也将广泛应用于各类测绘行业，对于我们地质勘探行业在地质勘查工程测量的实际应用中，人们可以看到其测量的优越性，充分显示了卫星定位技术的无需通视、速度快、精度高等特点，加上国内覆盖稳定性高，国产化的低价格优势，更加具有明显的经济和社会效益。
1.北斗卫星导航定位系统与GPS导航系统对比的优势分析
近年来随着GPS定位技术在测绘行业中的广泛应用，地勘行业测绘工作现在也广泛的应用了GPS技术进行测量。而我国自主建设的北斗卫星导航定位系统以其先进的技术优越性有望将来替代GPS定位系统。目前，北斗卫星导航系统已经实现亚太地区的覆盖，为亚太地区提供导航定位以及通信服务，并最终在2020年形成全球覆盖能力。现在测绘行业广泛使用的GPS导航系统采用的是二频定位技术，而北斗地基增强系统是全球首个采用三频定位技术实现厘米级定位的卫星导航系统，在湖北省的试验基地定位精度平面和高程分别达到2 cm和5 cm，在精密定位初始化时间和环境适用性等方面优于基于单GPS的增强系统[1]。GPS卫星定位系统在偏远山区经常出现信号弱或无信号状态，因此 GPS 测绘对我们地质测绘有一定局限性，我们地质勘探经常在深山密林中经常无信号影响我们的使用，而COMPASS系统目前主要针对亚太地区覆盖尤其是国内覆盖率高，三频定位技术先进，所以无论是在高楼林立的都市中心还是在手机信号都没有的深山老林都能够进行高精度定位。尤其是山区、林区的厘米级实时动态测量坐标的功能对我们地勘测绘行业意义重大[2]。
2.北斗卫星导航定位实时动态测量系统的原理及实例应用分析
2.1北斗卫星导航定位实时动态测量系统应用原理
北斗卫星导航定位测量系统COMPASS－RTK是测量技术与数据传输技术相结合而构成的组合系统，是以载波相位观测量为依据的实时差分COMPASS 测量技术。它是在基准站安置一台COMPASS 三频接收机，对所有可见的COM-PASS卫星进行连续观测，并将连续观测所得信息和基准站自身的信息通过无线电传输实时传送出去。在流动站上，COMPASS 接收机上除接收卫星信号外，同时还接收来自基准站发来的数据信息，并通过仪器内置软件实时解算出3维坐标信息及其精度信息。同时COMPASS 的接收机也同时接收美国GPS，俄罗斯 GLONASS的卫星信号。运算时候采用GPS跟COMPASS 双系统同时结算，大大提高了测量成果的精度及稳定性[3]。
2.2北斗卫星导航系统应用实例分析
某测绘工程勘察面积达到93.29平方千米，勘察深度垂直深1200米，勘察区位于我国南部，以丘陵山地为主，矿区交通方便，有公路延伸进入探区内，里程20公里，勘察区地形复杂，地面起伏较大，平坦地区为大片水田地覆盖，丘陵地区则为林区区段。应用COMPASS静态控制电进行测量，仪器为瑞士合资的徕卡品牌三星北斗RTK，该仪器为目前标称可独立接收北斗卫星并高精度定位的GPS仪器。测区内及周边有国家三角点六个，分别为发展村西Ⅱ，尖山子Ⅲ，东海村东Ⅲ，永政村Ⅲ，永宁南山Ⅱ，小锅盔山Ⅱ。测区控制网平面采用 国家大地坐标系，按3分带，中央子午线132°。本次工作利用东海村东Ⅲ、永政村Ⅲ、发展村西Ⅱ和永宁南山Ⅱ四个国家三角点进行控制测量，以上各点标石保存完好可供利用。本测区控制测量利用发展村西和永宁南山为起算点进行坐标联测，共测设( GPS) E级点24个。控制面积100 平方公里。在钻孔、地质点和水文点的测量工作中，将基准站架设在已知点 D002上，流动站测取每个控制点的WGS84 国家大地坐标系统的平面坐标和大地高，通过24个已知( GPS) E 级点，解算出转换参数，从而测量出钻孔、水文点及地质点的坐标成果。测量工作严格按照《地质矿产勘查测量规范》进行，作业方法及成果精度均符合规范要求。地质点、水文点的测设均以地质人员随指随测的原则测定。钻孔放样，严格按照初测、复测、
终测三道作业程序进行放样。
卫星信号PDOP值1.32( 标准为小于3) ，测量结果均为固定解算且，放样时仪器手簿解算显示误差DX、DY、DZ 均在厘米级。在作业时，我们采用以下 3种方法进行了精度检测: ( 1) 在已知点架设移动站，采集数据，得出坐标与正确值比较，共检测3个点；( 2) 分不同时间段对特征点进行重复测量，比较其差值，统计此类点20个；( 3) 随即使用拓普康 602AF 全站仪检测相邻两地形点的高差和距离，检测了25个点。3 种方法累计检测48个点，统计总的作业精度为：平面精度±0.006 m；高程精度±0.011 m，满足工程精度要求。
3.北斗导航系统在测绘工程中的应用体会
3.1作业效率高
在一般的地形地势下，高质量的COMPASS－RTK设站一次即可测完15 km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，作业速度快，劳动强度低，节省了外业费用，提高了劳动效率。GPS－RTK经常出现信号中断，在林区不能达到固定解，而COMPASS－RTK 相比精度稳定性提高尤其是在林区接收信号快、坐标定位固定解快，一般不超过一分钟就能达到固定解。
3.2定位精度高，数据可靠，没有误差积累
由于COMPASS－RTK是三频信号传输技术，所以只要满足COMPASS－RTK的基本工作条件，在一定的作业半径范围内 ( 一般林区为5 km) ，COMPASS－RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，COMPASS－RTK的是北斗卫星与GPS卫星同时接收混合解算功能，使得它的坐标精度达到了更高的标准。
3.3降低作业条件的要求
COMPASS－RTK技术不要求两点间满足光学通视，只要求满足“电磁波通视”，在这点上它基本与GPS－RTK相同，但是三频信号传输技术的使用使得COMPASS－RTK更优于GPS－RTK技术。因此，和传统测量相比，COMPASS－RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小，在传统测量及普通单双频GPS－RTK测量看来林区遮蔽地区，由于地形复杂、地物障碍而造成的难通视地区、接收信号困难地区，只要满足COMPASS－RTK 的基本工作条件，它也能轻松地进行快速的高精度定位作业。这也更加证明了他在地质勘探行业的复杂地形地貌中的应用优势。
北斗卫星导航定位系统，随着不断完善将成为继GPS及GLONASS后的第三套覆盖全球的卫星定位系统。其高精度的导航定位设备，如测绘领域经常使用的PTK设备，可依靠北斗卫星导航系统实现高达厘米级甚至毫米级的高精度差分定位，这已广泛应用于测绘领域。北斗系统特有的有利于亚太地区用户应用的静止轨道卫星及倾斜轨道卫星等等，更是可实现对亚太地区的全面覆盖，大大增强和改善过往应用只借助GPS或GLONASS系统所导致的诸多信号盲区的问题。南方测绘全新推出该系统基于高精度北斗导航定位的GIS手持机产品，依靠北斗导航定位系统的特点，确保了高空卫星的密度，使地理信息用户可以快速高效获得卫星信号，确保作业的精度[4]。
4.结束语
综上所述，COMPASS－ RTK技术在我国以其覆盖卫星率高、地面监控站密、接收机三频接收、测量成果混合解算的优势将全面应用于各类测绘行业，它具有山区、林区定位精度高，可以达到厘米级精度，且不累计传点误差，三频接收观测时间短并可实时提供3维坐标，操作简单方便，同时减轻劳动强度等特点。同时还使传统的作业观念得到更新，促进了地质勘探行业的技术进步。
【参考文献】
[1]李国忠,李霖.北斗导航系统应用于测绘地理信息服务的标准化技术体系分析[J].测绘通报,2015,3(14)：35-37.
[2]张海荣.基于北斗卫星导航系统的导航精度模拟分析[J].中国民用航空飞行学院,2015,5(11):90-91.
[3]杨学伟.基于SQLife数据库的北斗导航系统设计与实现[D].兰州大学,2013.
[4]张勇,李博渊.地理信息测绘服务的北斗导航系统应用研究[J].电子测试,2019,6(25):61-62.