王显生
天津寰宇通导软件有限公司 天津市 300450
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，为了解乔木林应用场景中的定位性能，指导林业行业科学应用GNSS技术，本文探究了多种立地条件下中高郁闭度林分中BDS与GPS的应用能力,采集了森林环境中单BDS和单GPS这两种定位模式下一定时长的GNSS信号，并定量计算了平面和垂直方向的定位误差，以及GNSS几何精度因子和信噪比等参数。通过3个时长水平定位精度、垂直定位精度、卫星数量、DOP值、信噪比等观测参数的误差平均值、极值、方差等的对比分析表明，目前基于单频伪距定位的原理，我国北斗卫星导航系统的定位性能指标与GPS基本一致。选用专业设备且单点求平均是满足林下高可靠性（优于5m）定位要求的重要手段与方法，瞬时数据只适合森林环境中低可靠性（10m）的导航作业要求，如果要满足亚米级及更高精度的定位需求，现阶段需采用差分技术。
关键词：专业终端设备；BDS；GPS；水平误差，高度误差
引言
北斗卫星导航系统是一款由我国自主开发研究、独立运行的战略空间基础设施，能够有效的对于我国大部分地区进行实时、准确的导航和定位，对我国各行各业如林业、地质勘探业等行业都有着很大的帮助。而在从事林业工作时，由于林区较大，单纯用人力资源对林区进行森林面积和病虫灾害的普查费时费力，而且不利于整个林区的宏观把控；在发生森林大火时也不利于进行火场的隔离。因此，在林业工作中利用北斗卫星导航系统，对于林区进行宏观的实时监测十分必要，有必要加大对于北斗卫星导航系统在林业领域的应用的研究力度，进而确保我国林业工作的现代化、高效化发展。
1北斗卫星导航系统的理论探讨
北斗卫星导航系统是我国自主研发的全球卫星导航系统，其卫星导航功能更加成熟。北斗卫星导航系统由空间段、地面段、用户段等部分组成，能够在全球范围内为地面工作人员提供高精准性与可靠性的定位及导航服务。随着北斗卫星导航系统功能的不断完善，其已经被应用于各领域生产建设过程中，如气象预报，地理信息绘制，救灾抢险等，为提升大众生活水平奠定了坚实基础。
2森林环境下的北斗卫星导航系统性能分析
2.1森林资源管理
森林资源管理是一项庞大且十分重要的工作，森林资源是林业生产的物质基础。森林资源状况是衡量林业工作成效最重要的标志。森林资源管理主要包括森林资源调查监测、森林资产清查、森林病虫害防治、林业野外巡护等方面。现阶段，我国森林资源管理工作已迈入信息化发展阶段，由传统人工作业向“天地空”立体化调查监测转变，极大地提高了森林资源调查监测工作的质量和效率。按照我国森林资源监测体系，森林资源调查主要分为国家森林资源连续清查、森林资源规划设计调查和作业设计调查，也简称为一类调查、二类调查和三类调查。在森林监测调查监测技术中3S技术十分重要，“3S”技术是一种综合性技术，包括遥感技术（Remotesensing，RS）、地理信息系统(Geographyinformationsystems，GIS)和全球定位系统GPS3项高新技术。由此可以看出卫星导航定位技术及计算机技术，对实现森林资源空间信息的自动化采集与处理十分重要。目前森林资源调查监测中使用的定位和导航服务主要由GPS提供，随着北斗卫星导航系统的建成，可以利用北斗提供更精准的位置服务和提高导航服务质量。无人机遥感技术是目前林业应用中的研究热点之一，无人机作为一种低空遥感工具，具有操作简单、工作时间灵活、飞行成本低等优点，使用北斗卫星导航提高的精准位置服务结合深度学习技术，遥感无人机目前已经实现高精度的树木及杂草识别和地类识别，以及森林虫害实时监测识别。基于北斗的遥感无人机技术大大提升了森林资源调查中的样地定位、面积求算和野外数据采集等工作的效率。
2.2单点求平均是导航型接收机取得优于5m高精度定位的捷径
林下环境复杂多样，故利用GNSS瞬时信号数据获得的绝对定位精度会有一定“突变”，但采用一定时长的观测值求平均会极大提高定位精度，可以很好地满足林下优于5m林业高精度定位需求。我国各类北斗基准站数据生成的各类动态基准产品，已经可以满足事后毫米级、导航定位亚米级精度的林业精准定位需求。
2.3提高北斗导航系统的覆盖面积
我国的北斗卫星导航系统相比于国外的GPS系统来说，其研究起步较晚，并且研究工作进行深度不够，因此在部分性能上存在一定的差距。而我国森林资源丰富的地区地形地貌复杂，人烟稀少，不利于北斗卫星导航系统的监测工作，存在导航系统穿透力差、覆盖面积不包括林区的现象，对森林资源的监测十分不利。因此，要想提高北斗卫星导航系统在林业工作中的作用，对北斗卫星导航系统的覆盖面积和穿透能力进行加强十分必要，应被从业者广泛重视。
3北斗卫星导航系统在林业中的应用前景分析
北斗卫星导航系统具有显著的定位功能与通讯功能，在林区生态建设工作上具有巨大应用潜力。具体而言，北斗卫星系统在林业中的应用前景主要体现在以下几个方面：第一，更好满足林业核心业务应用需求，促进卫星导航产品的自主化研究与应用，使林业大量业务开展效果得到显著提升。我国林业资源具有分布面积广，监察难度大等特征，在树木繁茂的森林地带，卫星导航系统信号经常会受到一定影响，需应用更加先进的卫星导航定位系统，切实提升林业工作效率。随着国家与有关部门对北斗卫星导航系统和林业生产建设中应用的高度关注，卫星导航装置被广泛应用于领取管理的各个业务中；第二，切实提升营林造林管理力度。为改善当前环境，扩大现有森林覆盖面，将北斗卫星导航系统应用在营林造林管理期间，能够从根本上提升当地生态产品供给能力，构建起科学的生态安全管理体系，确保营林造林工作能够尽早实现综合效益最大化发展目标。同时，建立起一套覆盖地区的营林造林工程管理系统，使林区管理信息更加公开透明。
结语
林草资源的监测调查离不开GNSS服务，行业的多样化业务对数据采集精度要求也高低不一，即粗放（百米级、几十米）和精准（厘米级）兼有。目前主要存在对这种差异化需求认识不到位，导致一些精准定位数据获取的科学性大打折扣，亟需开展森林环境中多类型产品技术指标的测试与应用方案的示范，形成多精度服务的技术体系，才能满足森林可持续经营的发展目标。随着第54颗北斗导航卫星的成功发射，标志着北斗三号全球系统星座部署即将完成，为全球组网奠定了坚实基础。全天候、高精度的定位、导航和授时服务能力将广泛应用于林草行业，并产生显著经济和社会效益。2020年中期我国将完成全部组网的既定目标，同时相关部门也已启动北斗系统接续发展的总体论证和关键技术攻关等工作，计划于2035年前，建成以北斗系统为核心的综合定位、导航、授时体系。中国的北斗、世界的北斗可提供更高精度的定位和导航服务，也必将为我国林草行业的精准管理开启新的篇章！
参考文献
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