北斗卫星导航定位系统在地籍测量中的应用

宋亚新 景策

摘 要：北斗卫星导航定位系统是继美国GPS和俄罗斯GLONASS之后，第三个成熟的全球卫星导航定位系统。作为我国自主研发、拥有完全知识产权的新一代、全天候卫星导航系统，北斗卫星导航定位系统不断发展进步，特别是与GPS、GIS、RS等技术相结合，将在国土资源测绘管理领域发挥重大作用，并产生巨大的经济效益与社会效益。本文对北斗卫星导航定位系统在地籍测量中的应用进行了探讨。

关键词：北斗卫星导航定位系统；地籍测量；工程测量

1 北斗卫星导航定位系统组成及功能

北斗卫星导航定位系统（BDS）是我国自行研制开发、独立运行的全球卫星导航系统。与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）、欧盟伽利略（GALILEO）并称全球四大卫星导航系统。该系统由空间段、地面段和用户段3个部分组成。空间部分包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面中心控制系统是北斗导航定位系统的中枢，包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO等其他卫星导航定位系统兼容的终端组成。它可以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（PNT）服务，并兼具短报文通信功能。卫星导航定位系统可以为各行各业提供高精度定位、测速服务。

2 北斗卫星导航定位系统与GPS的异同分析

2.1卫星数量与轨道分布的对比

GPS系统由24颗卫星构成，分别在六个地心轨道面内，每个面内有四颗卫星工作，其中一颗是备份星。卫星的轨道周期为半个太阳日，六个轨道均为圆轨道，在赤道面上是等间隔60 °分隔，与赤道呈55 °倾角。北斗卫星导航定位系统的空间段有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地球静止轨道卫星分别位于东经58.75°、80°、110.5°、140°和160°，非静止轨道卫星由27颗中圆轨道卫星和3颗倾斜同步轨道卫星组成。

2.2定位原理和精度的对比

GPS是被动式伪码单向测距三维导航，由用户设备独立解算自己三维定位数据。定位精度P码目前已由16 m提高到6 m，C/A碼目前已由25～100 m提高到l2 m，授时精度目前约20 ns。北斗导航系统是主动式双向测距二维导航，地面中心控制系统解算，供用户三维定位数据。定位精度约几十米，授时精度约100 ns。二代“北斗”可以称为“中国的GPS”。

2.3功能的对比

GPS用户设备用于接收来自卫星星座信号，并计算出所需的位置、速度和时间信息。GPS提供标准定位服务（SPS）和精密定位服务（PPS）两种服务。而北斗卫星导航定位系统采用卫星无线电测定（RDSS）与卫星无线电导航（RNSS）集成体制，既能像GPS系统一样为用户提供卫星无线电导航服务，又具有位置报告及短报文通信功能。

3 北斗卫星导航定位系统在地籍测量中的应用

3.1地籍测量的含义

地籍测量主要是指利用现代测绘技术以一定的精度测定土地境界、土地权属位置、土地面积并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级的专门测量，它为国家土地管理部门提供具有现时性的土地详查资料，并为土地登记提供依据。地籍测量不同与普通的地形测量，地籍测量应随着宗地的土地登记的变更而不断地更新，时时保证地籍资料的现势性。地籍测量是测绘技术与法律的综合应用，地籍测量是一项基础性的具有政府行为的测绘工作，是政府行使土地行政管理职能的具有法律意义的行政性技术行为；地籍测量为土地管理提供了精确、可靠的地理参考系统；地籍测量是在地籍调查的基础上进行的；地籍测量具有勘验取证的法律特征；地籍测量的技术标准必须符合土地法律的要求；地籍测量工作有非常强的现势性。

3.2地籍控制测量中的应用

在建设基于北斗卫星导航定位系统的地籍控制测量网时，依据国家土地管理局颁布的《城镇地籍调查规程》要求：可把地籍平面控制网分为二、三、四等三角网、三边网和边角网，一、二级小三角网（锁），一、二级导线网，并且根据城镇规模各等级地籍平面控制网点均可作首级控制。由于在利用北斗卫星导航定位系统进行地籍控制时，没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐的要求，只要所配备的仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合点位选取要求，即可实现四等网中最弱相邻点的相对点位中误差≤5cm，同时四等以下网最弱点（相对于起算点）的点位中误差≤5cm。从而所布设的基于北斗卫星导航定位系统的地籍控制测量网精度就完全能满足地籍规程要求。

3.3大地利用动态监测中的应用

常规野外监测一般采用简易补测法或平板仪补测法。其中，简易补测法是利用变更地物与周围明显地物之间的相对位置关系，使用皮尺、钢尺等简易测量工具，运用比较法、截距法、延长线截距法等几何方法进行实地测量。简易补测法仅仅适用于变更范围小，变更地物周围存在明显地物点的情况。但如果变更范围较大，且已知明显地物点较少，则通常采用平板仪补测法。平板仪补测法由于速度慢、效率低，而且在实施过程中易受主观因素干扰，致使精度低，严重影响监测质量。虽然近年来遥感技术在土地利用现状监测中得到广泛应用，对宏观变化有很强的适用性，但因成像、地形环境影响，还不足以及时、全面、准确反映土地动态变化，尤其在微观监测中仍然以传统技术方法为主。

由于北斗卫星导航定位系统单向传递时间为100ns，双向传递时间为200ns；平面位置精度通常为100m（1），设标校站之后为20m，高程控制精度为10m，可以满足土地利用状况调查及动态监测的精度要求。将北斗卫星导航定位系统应用在土地监测中，会使监测速度和精度大大提高，克服传统监测方法的种种弊端，适应各种复杂的变更情况，真正地实现了动态监测的实时性、数值化，确保土地利用现状调查的时效性。

结束语

随着我国社会经济建设迅猛发展，综合国力显著增强，使我国各项科技事业迈向更高点提供了有力基础保障。全球卫星导航定位系统（GNSS）在我国的国民经济建设和社会服务中的应用越来越广阔，已经发展成为一个巨大的产业。在当今世界经济全球化进程中，拥有自己的卫星导航定位系统，已成为一个国家综合实力的重要标志。