用“北斗”讲述中国位置

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用“北斗”来讲述中国位置

你是否已经熟悉了每当开启手机地图时的那一句“GPS已定位”?

GPS=导航,在大多数人的心中,这两个名词已经划上等号。

然而事实并非如此。


Q:那么,GPS和导航的区别是什么呢?

GPS(Global Positioning System),是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,是目前全球范围内应用最为广泛的导航系统。简而言之,GPS是卫星导航定位系统的一种,但不是唯一的一种。

由于GPS的诸多优点,甚至包括2000中国大地坐标系统(China Geodetic Coordinate System 2000,CGCS2000)的建立和维持,也主要依赖GPS技术。


Q:呃……2000中国大地坐标系又是什么呢?

2000中国大地坐标系统是中国现行法定坐标系统。其坐标框架主体由28个GPS基准站和2542个卫星大地控制点组成,国家测绘部门统一计算并提供这些框架站点在CGCS2000系统下参考历元的坐标,从而保障国防和国民经济各领域对高精度空间坐标的应用需求。

也就是说,中国的每一个位置,都对应2000中国大地坐标系上的一个坐标,通过坐标,确定位置。

由于GPS隶属于美国国防部,若GPS端口被关闭,依赖GPS技术的领域将可能无法发挥其作用,这是非常不利于保障国家时空信息安全的。

因此,在GPS不断发展完善的同时,世界各国也在积极发展属于自己的卫星导航系统。如俄罗斯的GLONASS,欧盟的GALILEO等。中国的卫星导航系统有一个响亮的名字“北斗”---中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)。


Q:中国的卫星导航定位系统为什么要叫“北斗”呢?

北斗七星是中国星象学的命名,由天枢、天璇、天玑、天权、玉衡、开阳、瑶光七星组成,由于北斗星在不同的季节和夜晚不同的时间,出现于天空不同的方位,因此古人就根据初昏时斗柄所指的方向来决定季节。大约也正因为此,中国的卫星导航定位系统沿袭了这个古老而辉煌的名称—“中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)”

北斗卫星从2000年开始发射,截至2018年3月30日,我国已发射第三十、三十一颗北斗导航卫星。近年来,为满足北斗应用与产业化的需求,中国已快速建立了国家级、行业级及区域级北斗地基增强基准站网,可将北斗卫星实时定位的精度水平提升到cm级。


高精度的北斗动态坐标框架能够:

1.支撑北斗地基增强系统“全国一张网”的建设和服务。

2.提高北斗系统的生存能力,战时不必依赖于第三方提供的基准。

3.成为国家地理信息的基础框架,可为地球科学研究、地震监测、气候监测、水文监测等提供统一高精度基准。

"长江学者奖励计划"特聘教授,国家杰出青年,施闯教授在学术论文《利用北斗系统建立和维持国家大地坐标参考框架的方法研究》中研究利用已建成的北斗基准站网观测数据,实现基于BDS技术、并与国际地球参考框架(International Terrestrial Reference Frame,ITRF)一致的国家大地坐标参考框架,为今后国家级和全球性北斗坐标参考框架(BeiDou Terrestrial Reference Frame,BTRF)的建立和维持提供理论基础和方法支撑。初步计算结果表明,总体来说,目前的北斗系统可满足建立和维持中国cm级大地坐标框架的需求。

也就是说,不久的将来,完全可以使用中国自主的“北斗”系统来为中国的大地坐标系框架提供支持,从而消除目前依赖GPS的局面。

 


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本文转自 武汉大学学报信息科学版

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