摘 要：文章對(duì)衛(wèi)星多普勒定位和GPS衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行分析，并重點(diǎn)闡述其在海洋測(cè)繪中的應(yīng)用，通過文章的分析，認(rèn)為GNSS技術(shù)在今后海洋測(cè)繪中的應(yīng)用具有較大的價(jià)值，首先海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)在導(dǎo)航衛(wèi)星中能夠更好地發(fā)揮作用；海域測(cè)量領(lǐng)域在GNSS三頻接收機(jī)影響下的前景相當(dāng)明朗；而GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星能夠?yàn)楹?維狀態(tài)參數(shù)和3維姿態(tài)參數(shù)提供更加準(zhǔn)確的精度，完善機(jī)載激光測(cè)深系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航衛(wèi)星；海洋測(cè)繪；應(yīng)用

1 概述

我國(guó)具有島嶼多、海域廣、海岸線長(zhǎng)等特點(diǎn)。因此，做好海洋測(cè)繪工作，對(duì)于維護(hù)國(guó)家安全和開發(fā)海洋資源來說，意義重大，除此之外，海洋測(cè)繪工作還與海洋地質(zhì)勘探、海洋工程、海上交通、管道敷設(shè)、開發(fā)海洋資源和海底電纜等相關(guān)工作息息相關(guān)。作者通過查找相關(guān)的資料和結(jié)合自身的工作經(jīng)驗(yàn)，得知導(dǎo)航衛(wèi)星在海洋測(cè)繪中發(fā)揮的作用不容忽視。

2 海洋測(cè)繪在GPS信號(hào)接收機(jī)

通過人造地球衛(wèi)星來對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)量，這種技術(shù)就是我們耳熟能詳?shù)男l(wèi)星定位技術(shù)。在這種技術(shù)剛出來的時(shí)候，人造地球衛(wèi)星只是一種空間上的觀測(cè)目標(biāo)，在地面測(cè)站實(shí)施攝影觀測(cè)，就是我們平時(shí)常說的衛(wèi)星三角測(cè)量技術(shù)。這種技術(shù)在一定程度上可以解決陸地海島聯(lián)測(cè)定位的問題，但是所消耗的人力、物力和時(shí)間比較大，而且定位的精度不高，難以對(duì)點(diǎn)位的地心坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。所以，衛(wèi)星多普勒定位很快就取代了衛(wèi)星三角測(cè)量技術(shù)，取得了較大的進(jìn)步，也導(dǎo)致衛(wèi)星定位技術(shù)從初級(jí)階段上升到高級(jí)階段，實(shí)現(xiàn)了從空間觀測(cè)目標(biāo)到動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)衛(wèi)星的轉(zhuǎn)變。但是，有一點(diǎn)必須要明確的是，對(duì)子午衛(wèi)星信號(hào)實(shí)施多普勒定位的時(shí)候，需要間隔的時(shí)間比較長(zhǎng)，還要花上1-2天的時(shí)間來觀測(cè)。在連續(xù)定位問題上沒有得到解決，同時(shí)也沒有實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的定位精度，所以，子午衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用也受到了較大的約束。隨著技術(shù)的發(fā)展，人類也追求全球性、全天時(shí)、全天候和更加高精度的導(dǎo)航和定位技術(shù)，GPS衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)也隨之誕生。這也使導(dǎo)航與定位技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到一個(gè)全新的階段，其前景也相當(dāng)可觀。

在20世紀(jì)的90年代初期，當(dāng)時(shí)的在軌GPS衛(wèi)星數(shù)量不多，僅僅為15、16顆，但是，那時(shí)候GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)就已經(jīng)深受海洋測(cè)繪人員的偏好。中國(guó)南海GPS島礁聯(lián)測(cè)分隊(duì)由國(guó)家海洋局、測(cè)繪局和地震局于1990成功建立起來，同年，乘坐“向陽紅五號(hào)”前往中國(guó)南海，并開展GPS島礁聯(lián)測(cè)的工作；測(cè)量的范圍涉及廣州、曾母暗沙、三亞和黃巖島，其面積多達(dá)200萬平方千米。海域面積相當(dāng)大，時(shí)間也長(zhǎng)達(dá)52天，第一次通過3臺(tái)WM-102GPS雙頻接收機(jī)工作，GPS的定位聯(lián)測(cè)工作點(diǎn)設(shè)立在南海8個(gè)點(diǎn)位、陸地4個(gè)大地和南海上的5個(gè)島礁，而此次站間距離最大也實(shí)現(xiàn)了808687.519m，在南海建立起一個(gè)精度較高的陸海大地測(cè)量控制網(wǎng)。

國(guó)家海洋局科技司于1991年4月提出，全面推進(jìn)GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，將統(tǒng)一的陸海大地測(cè)量控制網(wǎng)建立在所有領(lǐng)?；c(diǎn)、島嶼測(cè)量大地測(cè)量控制點(diǎn)和基本驗(yàn)潮站中，總共包含有345個(gè)GPS測(cè)量定位點(diǎn)。這樣做的主要目的就是為了能夠?qū)㈥懞４蟮販y(cè)量控制網(wǎng)建立在我國(guó)專屬經(jīng)濟(jì)區(qū)和大陸架中，并提高其測(cè)量的精度，從而為這些地區(qū)提供相關(guān)的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

中國(guó)測(cè)繪學(xué)會(huì)海洋專業(yè)委員會(huì)和大地測(cè)量專業(yè)委員會(huì)在1994年10月13～16日展開了相關(guān)的研討會(huì)，對(duì)20世紀(jì)90年代初期的GPS技術(shù)研發(fā)成果進(jìn)行了深入的交流。作者查閱了相關(guān)的資料，發(fā)現(xiàn)研討會(huì)中的部分論文發(fā)表在期刊《海洋測(cè)繪》上，其期刊數(shù)為1994年第4期，包含了14名作者所發(fā)表的9篇關(guān)于GPS技術(shù)應(yīng)用的論文。這些學(xué)者進(jìn)一步推動(dòng)了海洋測(cè)繪GPS技術(shù)的應(yīng)用，隨著其逐步完善和發(fā)展，在海面變化、海港工程、海洋漁業(yè)、海上地位等領(lǐng)域上都得到了廣泛的應(yīng)用。

3 導(dǎo)航衛(wèi)星技術(shù)與海洋測(cè)繪技術(shù)分析

GPS/GLONASS技術(shù)在近幾年來，發(fā)展比較穩(wěn)定，北斗星導(dǎo)航定位系統(tǒng)計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)全球性的覆蓋；歐盟的伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)于2014年8月成功發(fā)射了衛(wèi)星；印度也在積極進(jìn)行IRNSS印度區(qū)域衛(wèi)星系統(tǒng)的工作。將會(huì)有越來越多的導(dǎo)航衛(wèi)星運(yùn)行在天空中，方便海洋測(cè)繪人員工作的開展，也提高了海域定位的精度，海洋測(cè)繪的研究?jī)r(jià)值相當(dāng)有意義。

3.1 導(dǎo)航衛(wèi)星在海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)中的意義重大

我國(guó)具有的島嶼較大，而且島嶼面積大，島嶼岸線也比較長(zhǎng)，除此之外，還擁有很多島群，這些島群也會(huì)發(fā)展成為我國(guó)核心的海島綜合經(jīng)濟(jì)帶。再對(duì)《聯(lián)合國(guó)海洋法公約》的規(guī)定進(jìn)行分析，劃分在中國(guó)管轄的海域面積為400萬平方公里左右。海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略任務(wù)在《中國(guó)海洋21世紀(jì)議程》中首次被提出，主要解決海洋產(chǎn)業(yè)發(fā)展、海洋經(jīng)濟(jì)區(qū)域建設(shè)和海洋科技等問題之外，還需要處理國(guó)家海洋權(quán)益和利益的維護(hù)、海上力量建設(shè)的強(qiáng)化等。從中我們可以看出，要想真正落實(shí)海洋強(qiáng)國(guó)任務(wù)，海洋測(cè)繪工作是必不可少的，因?yàn)檫@是一項(xiàng)基礎(chǔ)性和前期性的工作，而點(diǎn)位測(cè)定工作，則能夠提供基準(zhǔn)數(shù)據(jù)給海洋測(cè)繪，是一項(xiàng)超前性工作。飛行在天空中的導(dǎo)航衛(wèi)星，能夠?qū)⒕雀?、速度快的定位測(cè)量運(yùn)用在廣闊的海域上，并且實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜結(jié)合。舉個(gè)例子說，通過導(dǎo)航定位信號(hào)的載波相對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)解算，就能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級(jí)的動(dòng)態(tài)定位測(cè)量精度。所以，導(dǎo)航衛(wèi)星對(duì)于實(shí)施海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)及其戰(zhàn)略的意義來說，是不容忽視的。

3.2 海域測(cè)量領(lǐng)域在GNSS三頻接收機(jī)影響下的前景相當(dāng)明朗

GPS、GLONASS、Compass和伽利略全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，都能夠?qū)?個(gè)導(dǎo)航定位信號(hào)向民間用戶提供，有一點(diǎn)必須要注意的是，CLONASS的不斷發(fā)展，可以提供8個(gè)CDMA信號(hào)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了GPS/Compass/Galileo良好的兼容性。開展定位測(cè)量工作時(shí)利用三個(gè)導(dǎo)航定位信號(hào)，主要有下面的幾大意義：

第一，可以計(jì)算出排除電離層效應(yīng)干預(yù)站星的距離，從而進(jìn)一步促進(jìn)用戶點(diǎn)位精度和置信度的提升；第二，運(yùn)用在軍事領(lǐng)域上，可以為用戶解算出實(shí)時(shí)點(diǎn)位坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)的精度和置信度更高，那么高速飛行兵器就有了更加良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。第三，能夠計(jì)算出更長(zhǎng)的寬巷載波相位測(cè)量波長(zhǎng)，這樣能夠增加航解算算法的速度，也有利于高動(dòng)態(tài)用戶可以獲得精度更加高的實(shí)時(shí)點(diǎn)位坐標(biāo)。

總而言之，利用三個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位信號(hào)，在提高動(dòng)態(tài)用戶實(shí)時(shí)點(diǎn)位精度方面表現(xiàn)得相當(dāng)出色，也將定位測(cè)量與廣闊海域的導(dǎo)航衛(wèi)星緊密結(jié)合在一起。

3.3 GNSS導(dǎo)航衛(wèi)星能夠?yàn)楹?維狀態(tài)參數(shù)和3維姿態(tài)參數(shù)提供更加準(zhǔn)確的精度

相對(duì)于水面測(cè)量船測(cè)量來說，機(jī)載激光測(cè)深所耗用的費(fèi)用僅僅為其1/6?？梢姡瑱C(jī)載激光測(cè)深系統(tǒng)的成本低而且效率高，能夠精密又快速地對(duì)海底地形進(jìn)行測(cè)繪，是一項(xiàng)先進(jìn)的設(shè)備，在今后的發(fā)展也會(huì)得到重視，成為我國(guó)現(xiàn)代化海事測(cè)繪保障體系建設(shè)的一項(xiàng)重點(diǎn)工程。

在采用機(jī)載激光測(cè)探的時(shí)候，一個(gè)必須具備的系統(tǒng)就是機(jī)載GNSS信號(hào)接收機(jī)，主要測(cè)定飛機(jī)在航3維姿態(tài)參數(shù)，將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)提供給控制機(jī)載激光作業(yè)的平臺(tái)，確保其穩(wěn)定性，從而更加穩(wěn)定地接收激光回波；還能夠?qū)r(shí)間同步源提供給機(jī)載激光測(cè)探等子系統(tǒng)，確保不同子系統(tǒng)之間的協(xié)同性；對(duì)飛機(jī)在航7維狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，可以更好地引導(dǎo)飛機(jī)在晝夜作業(yè)。飛行在天空中的導(dǎo)航衛(wèi)星和三個(gè)民用導(dǎo)航定位信號(hào)，確保了機(jī)載激光測(cè)深系統(tǒng)的精確性，促進(jìn)了機(jī)載激光測(cè)深事業(yè)的發(fā)展。

4 結(jié)束語

對(duì)于海洋測(cè)繪作為一項(xiàng)超前期基礎(chǔ)性建設(shè)工作，其作用能夠確保我國(guó)海洋國(guó)土的完整性，有利于海洋資源的開發(fā)和利用，導(dǎo)航衛(wèi)星能夠解決很多海洋工程項(xiàng)目問題，并為其提供快而準(zhǔn)的定位數(shù)據(jù)，隨著我國(guó)導(dǎo)航衛(wèi)星與海洋測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展，在導(dǎo)航衛(wèi)星在軌飛行影響下，海洋測(cè)繪事業(yè)將會(huì)發(fā)展得更加興旺。

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