北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

2024-07-25

北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议（共8篇）

篇1：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

分析了汶川地震救援对卫星导航定位及应急通信的需求,简要介绍了北斗卫星导航技术、功能及导航卫星特点,总结了北斗卫星导航系统在这次汶川地震中的应用情况,最后提出了建设我国北斗导航卫星系统的建议.

作者：FAN Benyao 李祖洪 LIU Tianxiong FAN Benyao LI Zuhong LIU Tianxiong 作者单位：中国空间技术研究院,北京,100094刊名：航天器工程 ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING年，卷(期)：17(4)分类号：V474.25 P315.9关键词：北斗导航卫星汶川地震减灾救援

篇2：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

0引言

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统（BDS），是继美全球定位系统（GPS）和俄GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。系统由空间端、地面端和用户端组成，可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、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度优于20m，授时精度优于100ns。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版正式公布，北斗导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。北斗卫星导航系统基本信息介绍

中国在2003年完成了具有区域导航功能的北斗卫星导航试验系统，之后开始构建服务全球的北斗卫星导航系统，于2012年起向亚太大部分地区正式提供服务，并计划至2020年完成全球系统的构建。北斗卫星导航系统和美国全球定位系统、俄罗斯格洛纳斯系统及欧盟伽利略定位系统一起，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。

1.1 北斗卫星导航系统的定位原理

“北斗一号”卫星导航系统的定位原理与GPS系统不同,GPS采用的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的三维定位数据,而“北斗一号”卫星导航定位系统则采用主动式双向测距二维导航, 由地面中心控制系统解算供用户使用的三维定位数据。“北斗”卫星是中国“北斗”导航系统空间段组成部分,由两种基本形式的卫星组成,分别适应于GEO和MEO轨道。“北斗”导航卫星由卫星平台和有效载荷两部分组成。卫星平台由测控、数据管理、姿态与轨道控制、推进、热控、结构和供电等分系统组成。有效载荷包括导航分系统、天线分系统。GEO卫星还含有RDSS有效载荷。因此,“北斗”卫星为提供导航、通信、授时一体化业务创造了条件。“北斗”导航卫星分别在1559MH z～1610MH z、1200MH z～1300MH z两个频段各设计有两个粗码、两个精密测距码导航信号, 具有公开服务和授权服务两种服务模式[1]。

“北斗二号”导航卫星系统体制第二代导航卫星系统与第一代导航卫星系统在体制上的差别主要是: 第二代用户机可免发上行信号,不再依靠中心站电子高程图处理或由用户提供高程信息,而是通过直接接收卫星单程测距信号来自己定位, 系统的用户容量不受限制,并可提高用户位置隐蔽性。

图1.1北斗卫星导航定位系统定位原理图

1.2 北斗卫星导航系统的系统组成

北斗双星导航系统主要由空间部分、地面中心控制系统和用户终端3个部分组成。空间部分由轨道高度为36000km 的2颗工作卫星和1颗备用卫星组成(一个轨道平面), 其坐标分别为(80°E, 0°, 36000km)、(140°E, 0,°36000km)、(110.5°E, 0°, 36000km)。卫星不发射导航电文, 也不配备高精度的原子钟, 只是用于在地面中心站与用户之间进行双向信号中继。卫星电波能覆盖地球表面42%的面积, 其覆盖的经度为100°, 纬度为N81°～ S81°。其轨道如图1.2所示。

图1.2北斗双星导航系统卫星轨道

地面中心控制系统是北斗导航系统的中枢,包括1个配有电子高程图的地面中心站、地面网管中心、测轨站、测高站和数十个分布在全国各地的地面参考标校站, 主要用于对卫星定位、测轨,调整卫星运行轨道、姿态,控制卫星的丁作, 测量和收集校正导航定位参量,以形成用户定位修正数据并对用户进行精确定位。用户终端为带有定向天线的收发器,用于接收中心站通过卫星转发来的信号和向中心站发射通信请求,不含定位解算处理功能。根据应用环境和功能的不同, 北斗用户机分为普通型、通信型、授时型、指挥型和多模型用户机5种,其中,指挥型用户机又可分为一级、二级、三级3个等级。时间系统和坐标系统:时间系统采用UTC(世界协调时),坐标系统采用1954年北京坐标系和1985年中国国家高程系统。未来的北斗卫星导航系统(COMPASS)将由分布在3个轨道面上的30颗中等高度轨道卫星(MEO)和均匀分布在一个轨道面的5颗地球同步卫星构成。非静止轨道上,每个轨道面10颗卫星,其中1颗为备用,轨道倾角为56︒。卫星轨道半长轴约为2.7万km。1.3 北斗卫星导航系统的工作过程

地面控制中心向卫星I和卫星II同时发送询问信号,经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号,并同时向两颗卫星发送响应信号,经卫星转发回中心控制系统[2]。中心控制系统接收并解调用户发来的信号, 然后根据用户申请的服务内容进行相应的数据处理。对定位申请,中心控制系统测出两个时间延迟: 即从中心控制系统发出询问信号,经某一颗卫星转发到达用户,用户发出定位响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟;和从中心控制系统发出询问信号,经上述同一卫星到达用户,用户发出响应信号,经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟。由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的,可以由上述两个延迟量计算出用户到第一颗卫星的距离,以及用户到两颗卫星距离之和。从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面,和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上;另外,中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值,又知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。因此,中心控制系统利用数值地图可计算出用户所在点的三维坐标, 并与相关信息或通信内容发送到卫星,经卫星转发器传送给用户或收件人。

北斗卫星导航定位系统的工作步骤如下:(1)地面控制中心向2颗卫星发送询问信号;(2)卫星接收到询问信号,经卫星转发器向服务区用户播送询问信号;(3)用户响应其中1颗卫星的询问信号,并同时向2颗卫星发送回应信号;(4)卫星收到用户响应信号,经卫星转发器发送回地面控制中心;(5)地面控制中心收到用户的响应信号,解读出用户申请的服务内容;(6)地面控制中心利用数值地图计算出用户的三维坐标位置,再将相关信息或通信内容发送到卫星;(7)卫星在收到控制中心发来的坐标资料或通信内容后,经卫星转发器传送给用户或收件人。北斗卫星导航系统的功能优势

北斗卫星导航系统是利用地球同步卫星为用户提供快速定位、简短数字报文通信和授时服务的一种全天候、区域性的卫星定位系统。2.1 北斗卫星导航系统具有的三大功能

（1）快速定位：系统可为服务区内用户提供全天候、高精度、快速实时定位（可在1秒之内完成）、服务，定位精度为20～100m；

（2）短报文通信：系统用户终端具有双向数字报文通信功能，注册用户利用连续传送方式可以传送多达120个汉字的信息；

（3）精密授时：系统具有单向和双向两种授时功能。根据不同的精度要求，利用授时终端，完成与CNSS之间的时间和频率同步，提供100ns（单向授时）和20ns（双向授时）的时间同步精度。2.2 北斗卫星导航系统具备的优势

（1）同时具备定位与通信双重功能，无需其它通信系统支持，而GPS、GLONASS只能定位；

（2）覆盖范围较大，没有通信盲区。北斗系统覆盖了中国及周边国家和地区，不仅可为中国、也可为周边国家服务；

（3）特别适合集团用户大范围监控与管理；

（4）独特的中心节点式定位处理和指挥型用户机设计。它不仅能使用户知道自己的所处的位置，还可以告诉别人自己的位置所处的地方，特别适用于需要导航与移动数据通信场所，如交通运输、调度指挥、搜索营救、地理信息实时查询等；（5）自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用；（6）接收终端不需铺设地面基站，用户终端相对便宜。

（北斗卫星导航定位系统的潜力主要体现在定位通信综合领域上。目前仅需要定位的用户，对北斗的需要不迫切；对于既需要定位又需要把位置信息传递出去的用户，北斗卫星导航定位系统是非常有用的。）北斗卫星导航系统的应用

3.1 北斗卫星导航系统的应用范围

“北斗”卫星导航试验系统自2003年正式提供服务以来，在交通运输、海洋渔业、水文监测、气象测报、森林防火、通信时统、电力调度、救灾减灾和国家安全等诸多领域得到广泛应用，产生显著的社会效益和经济效益。特别是在南方冰冻灾害、四川汶川和青海玉树抗震救灾、北京奥运会以及上海世博会中发挥了重要作用。

1）在交通运输方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的“新疆公众交通导航监控系统”、“公路基础设施安全监控系统”以及“港口高精度实时定位调度监控系统”等应用推广工作，取得了良好的示范效果。

2）在海洋渔业方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的海洋渔业综合信息服务平台，为渔业管理部门提供船位监控、紧急救援、信息发布、渔船出入港管理等服务。

3）在水文监测方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的水文监测系统，实现多山地域水文测报信息的实时传输，提高灾情预报的准确性，为制订防洪抗旱调度方案提供重要的保障。

4）在气象测报方面，成功研制一系列气象测报型“北斗”终端设备，形成实用可行的系统应用解决方案，解决中国气象局和各地气象中心气象站的数字报文自动传输问题。

5）在森林防火方面，“北斗”卫星导航试验系统成功应用于森林防火系统，其定位与短报文通信具有较好实际应用效果。

6）在通信时统方面，成功开展“北斗”双向授时应用示范，突破光纤拉远等关键技术，研制出一体化卫星授时系统。

7）在电力调度方面，成功开展基于“北斗”卫星导航试验系统的电力时间同步应用示范，为电力事故分析、电力预警系统、保护系统等高精度时间应用创造了条件。

8）在救灾减灾方面，基于“北斗”卫星导航试验系统的导航定位、短报文通信以及位置报告功能，提供全国范围的实时救灾指挥调度、应急通信、灾情信息快速上报与共享等服务，显著提高了灾害应急救援的快速反应能力和决策能力。

“北斗”卫星导航系统建成后将为民航、航运、铁路、金融、邮政等行业提供更高性能的定位、导航、授时和短报文通信服务。3.2 北斗卫星导航系统的应用特点

北斗卫星导航定位系统由空间卫星、地面主控站(控制中心)与标校站和用户终端设备三大部分组成, 它具有快速二维定位、双向简短报文通信和精密授时三大基本功能。该系统基于“二球交会”原理进行定位, 即以2颗卫星的已知位置坐标为圆心,各以测定的本星至用户机的距离为半径,形成2个球面,用户机必然位于这2个球面交线的圆弧上。地面控制中心存储的电子高程地图库提供1个以地心为球心,以球心至用户机的距离为半径的球面。求解圆弧线与该球面的交点, 并根据用户在赤道平面北侧的实际情况,即可获得用户的二维位置坐标[3]。北斗卫星导航定位系统主要应用特点如下[4-5] : 1)系统覆盖我国全部国土及周边区域

北斗系统是覆盖我国本土及其周边地区的区域性卫星导航定位系统,覆盖范围为东经70°～145°,北纬5°～55°,可以无缝覆盖我国全部国土和周边海域, 在中国全境范围内具有良好的导航定位可用性。2)系统定位、授时精度能满足导航定位需要

北斗系统的二维水平定位精度(1δ)为20m(不设标校站区域100m),双向授时精度20ns(单向授时精度100ns),与GPS系统的民用精度基本相当,能满足用户导航定位和授时要求。北斗系统的注册用户分为3个服务等级,对应的定位响应时延分别为:一类用户5s,二类用户2s,三类用户1s北斗系统具有单向和双向2种授时功能,根据不同的精度要求,定时传送最新授时信息给用户端,供用户完成与北斗卫星导航定位系统之间时间差的修正。3)系统双向报文通信功能应用优势明显

北斗系统具有用户与用户、用户与地面控制中心之间的双向报文通信能力。系统一般用户1次可传输36个汉字,经核准的用户利用连续传送方式1次最多可传送120个汉字这种简短双向报文通信服务,可有效地满足通信信息量较小、但即时性要求却很高的各类型用户应用系统的要求。这很适合集团用户大范围监控管理和通信不发达地区数据采集传输使用。对于既需要定位信息又需要把定位信息传递出去的用户,北斗卫星导航定位系统将是非常有用的。需特别指出的是,北斗系统具备的这种双向简短通信功能,目前已广泛应用的国外卫星导航定位系统(如GPS、GLONASS系统)并不具备。

4）系统有源定位体制使用户定位的隐蔽性、实时性较差,用户容量受限

北斗系统是主动式有源双向测距二维导航系统, 在地面控制中心进行用户位置坐标解算。北斗系统的有源定位工作方式使用户定位的同时失去了无线电隐蔽性,这在军事上是不利的。另外,北斗系统对地面控制中心的依赖性大,一旦其地面中心控制系统受损,系统就不能继续工作了;用户设备必须包含发射机,因此其在体积、重量、功耗和价格方面远比GPS接收机来得大、重、耗电与贵。北斗系统从用户发出定位申请, 到收到定位结果,整个定位响应时间最快为1s，即用户终端机最快可在1s后完成定位。这1s的定位时延对飞机、导弹等高速运动的用户来说时间嫌长。北斗系统适合为车辆、船舶等慢速运动的用户提供服务。北斗系统导航定位实时性较差,对于高动态载体(如飞机、导弹等),该缺陷是显而易见的。北斗系统是主动双向测距的询问)应答系统,系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率。因此,北斗系统的用户设备工作容量是有限的。北斗系统可为以下用户机每小时提供54万次的服务:一类用户机(适合于单人携带使用)10000～20000个,5～10min服务一次;二类用户机(适合于车辆、舰船使用)5500个,10～60s服务一次。

“北斗”系统的上述应用特点,决定了该系统适合在中国全境范围内,在测绘、电信、水利、交通运输、勘探等使用要求相对较低的民用领域进行导航定位、报文通信和授时服务等应用。目前该系统在军事领域的应用,受到了一定的制约。3.3 北斗卫星导航系统的应用现状

北斗卫星导航定位系统运营以来,在军民用领域上发挥了重要作用,迄今为止,已为用户提供定位服务超过亿次,通信服务超过千万条,在森林防火、水利防汛、交通运输等民用、军用领域产生了显著的社会效益。所研制的黑龙江大兴安岭森林防火信息系统、澜沧江上湄公河船舶调度管理系统和郑州铁路局铁路机车到站报点系统等北斗系统应用示范工程,已取得了明显的经济效益[6-7]。

但是,北斗系统作为我国自行研制的、具有鲜明应用特点的卫星导航定位系统, 总的来说,目前的实际应用并不理想。主要表现在: 1)系统应用不充分,与世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位不相称

北斗系统工作容量可达百万户,而目前注册在线的终端用户却不足千分之一, 卫星资源闲置严重。该系统的快速定位、双向报文通信和精密授时0功能,特别是双向报文通信功能未得到充分应用,该导航定位系统在许多民用领域中的用途还未被认知。中国工程院戚发韧院士经过对北斗系统进行详实的调研后提出:中国研制成功的第一个拥有自主知识产权的北斗卫星导航系统,目前在民用领域资源利用并不充分,几近闲置。他在调研报告中明确写到:北斗系统本应拥有上百万用户的能力,目前却只有几千个用户,国家投入几十亿元,但利用很不充分,造成了资源的严重浪费。北斗卫星导航定位系统目前在民用领域应用不充分、未形成产业化的现状,与该系统作为世界上第三个投入实际应用的卫星导航定位系统的地位很不相称。

2)用户终端设备价格偏高,在市场上无法与GPS系统形成竞争

北斗系统目前的有源定位技术体制决定了其用户终端设备需能收能发,在技术应用上有通信功能,应用优势明显,这是无可怀疑的。但这种体制也使用户终端制造成本增加,加上终端设备用户少,所以目前市场价格偏高,多数用户难以接受。用户终端设备价格昂贵的北斗系统在市场上是无法与GPS系统进行竞争的。3)用户终端设备研制开发滞后,跟不上应用需求

北斗系统用户终端设备研制开发严重滞后于系统建设。究其原因,一是用户终端设备研制起步较晚,没有做到与系统建设同步研发;二是用户终端研制难度大,没有集中力量对其重点进行攻关,各研制单位各自为战,技术上不交流,形不成合力;三是国内器件、部件生产基础差,而进口芯片价格昂贵。在2002年北斗系统开始试运行时,系统民用终端设备尚不成熟。至今国内仍有十几家单位在投入资金研制北斗用户终端,但提高性能价格比的成效并不大,有的单位甚至不得不退出研发。目前能生产北斗系统民用终端的厂商有五、六家,产品价格较高,各有优缺点。北斗系统民用终端设备生产厂商各自为战的研制生产方式,在当前用户量不大、生产批量上不去的情况下,成本下不来;而成本下不来,市场用户就上不去,形成一个恶性循环。用户终端设备生产方式存在的高成本是影响北斗系统推广应用的问题之一。

4)北斗民用市场的自由化和无序竞争,影响了北斗系统应用市场的健康发展

由于国家没有北斗系统民用开发规划和应用市场准入机制,市场完全是无序的自由竞争,一些企业单位对北斗系统市场认识和估计过于乐观,为早日抢到市场,自发投入不少资金开发北斗民用终端。到目前为止,真正获得成功、设备产品质量较好的厂家只有几个。有一些企业单位在产品技术质量还不成熟的情况下, 就急于推销自己的产品收回投资,采用低价竞争方式抢占市场,结果是实际运行故障频发用户服务又跟不上,动摇了用户选用或继续使用北斗系统的信心,增加了对北斗系统应用的怀疑情绪,影响了北斗系统健康发展和推广应用。3.4 北斗卫星导航系统应用的主要制约因素

目前, 影响、制约北斗系统在民用领域获得广泛应用的因素主要是[8] : 1)系统用户终端设备价格昂贵

前面已分析到,造成北斗系统用户终端设备价格昂贵的主要原因,一是目前系统本身所采用的有源定位技术体制,二是终端设备生产量少、关键元器件依赖进口使生产成本居高不下。关于北斗系统的技术体制改进和完善问题,已在中国第二代卫星导航系统的研制计划中基本得到了考虑。在后续分析的推动北斗系统民用产业化发展的对策与建议中,提出国家应投入资金,组织有关部门联合攻关, 解决北斗系统用户终端设备关键元器件国产化问题。2)系统应用缺乏国家政策的有力支持

北斗系统是国家花费巨资建设起来的的军、民两用区域性卫星导航定位系统。作为一个新兴产业,北斗系统要发展壮大,与国家政策的支持是分不开的。但是,我国至今缺少一个对国家安全有着重要意义的有关卫星导航定位产业的国家级政策,当然更缺少相应的管理办法和运营措施。这影响了企业和科研部门对北斗导航系统应用的投入,直接导致了用户终端产品品种少、水平低、价格贵。卫星导航应用产业已成为全球信息化产业中发展最快的产业之一,而中国的这项产业目前大多数在经营国外的产品,大量用户成为了外国产品的消费者。北斗系统应用研发与服务的企业只有寥寥几家,用户少得可怜。3)政策缺位直接导致系统应用推动乏力

北斗卫星已经升空5年,可它作为一种新技术新业务,很少有人大力去普及推广,广大用户特别是信息化人员,对其知之甚少,在各种媒体和市场上,也难以找到相关的宣传资料。很多企业和用户,甚至不知道谁是民用卫星导航产业的主管部门。北斗系统在应用系统的开发试验上,需要大量的资金投入,开发运营企业难以在资金上长久维持,用户就更做不到花费巨资,为自己建设应用小平台。没有国家资金的介入,公司的资金杯水车薪。北斗卫星导航系统与GPS功能特点的比较

1．覆盖范围：北斗卫星导航系统主要覆盖我国本土的区域性、全天候导航系统。覆盖范围东经约70°～140°，北纬5°～55°。GPS是覆盖全球的、全天候导航系统； 2．卫星数量和轨道特性：北斗卫星导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°轨道面赤道角距60°；

3．定位原理：北斗卫星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。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；

4、定位精度：北斗卫星导航系统为三维定位精度约几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码已由16m提高到6m，C/A码已由25～100m提高到12m，授时精度约20ns；

5、用户容量：北斗卫星导航系统由于是主动双向测距的询问—应答系统。用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和用户的响应频率，因此，北斗卫星导航系统的用户容量是有限的。GPS是单向测距系统。用户只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此，GPS的用户容量是无限的。北斗卫星导航定位系统存在的问题与不足

1．定位服务区是区域性的。不能覆盖两极地区，赤道附近定位精度差，只能二维主动式定位；

2．同时容纳的用户数量有限。北斗卫星导航系统同一时间要接收地面用户群发来的信息，用户群的个体数量是受限制的；而GPS只发信号，多少用户接收都没关系，数量可以无限；

3．无法为快速移动物体提供准确的定位服务。北斗卫星导航系统用户的定位申请要送回中心控制系统，中心控制系统解算出用户的三维位置数据之后再发回用户，其间要经过地球同步卫星走一个来回，再加上卫星转发，中心控制系统的处理，时间延迟就更长了，因此，对于高速运动体，加大了定位的误差，军事方面应用受到限制；

4．主控站位置容易暴露受攻击、干扰。北斗卫星导航系统是基于中心控制系统和卫星而进行的工作，且定位解算由中心控制系统完成，对中心控制系统依赖性强。一旦中心控制系统受损，系统就不能继续工作。而GPS正在发展星际横向数据链技术，使万一主控站被毁后GPS卫星可以独立运行；

5．管理复杂、层次多，容易出错。地面控制中心要同时分析处理几万到几十万的用户资料，判断密码、定位、以及返回的情报，而且这些用户单位所属各不一样，应急的级别也不一样，处理起来决不是容易的事； 6．地面用户的设备体积大、造价高。提高北斗卫星导航系统的建议

提高北斗卫星导航系统的性能，可以从以下几点着手。第一，扩大北斗卫星定轨观测网，提高广播星历精度；第二，优化北斗卫星导航电文内容，便于用户接收使用；第三，播发北斗与其他系统之间的时差信息，扩大北斗的应用市场；第四，研发北斗卫星自主导航技术，提高抗毁能力；第五，研发MEMS化北斗卫星，建设全新北斗星座。结语

篇3：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

北斗卫星导航定位系统 (Bei-Dou (COMPASS) Navigation Satellite System) , 是继美国GPS、俄罗斯GLONASS之后, 第三个成熟全球卫星导航系统。该系统以“独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠、覆盖全球”为目标, 促进卫星导航产业链的形成, 推动卫星导航在交通测绘、运输、海洋、灾害预报及其他特殊行业的定位导航服务。作为获取测绘数据的重要信息源, 测绘是信息化建设的重要基础。在我国测绘事业与科技发展中, 基础地理信息资源短缺、信息数据获取能力不足, 已成为制约发展的“瓶颈”问题。测绘卫星由于其全球、全天候、实时动态观测等优点, 越来越成为主要的对地观测手段, 成为测绘数据获取的重要信息源。本文将首先介绍北斗卫星导航系统的概念、组成和主要技术特征, 接着阐述北斗卫星导航系统在土地测绘中的应用, 最后分析总结北斗卫星导航系统的发展前景。

2、北斗卫星导航系统

北斗卫星导航系统包括客户端、地面控制中心和导航通信卫星三部分。地面控制中心由计算中心、校正站、测高站、测轨站以及主控站五部分组成, 负责测量、校正卫星定位导航参数, 调控卫星的运行轨道、姿态, 并编制星历, 实现用户定位修正资料与对用户进行定位。导航通信卫星由2枚地球同步轨道卫星构成, 负责地面控制中心与客户端双向无线电信号的中继任务。北斗卫星导航系统定位采用3球交会测星原理进行定位。其中, 以2卫星为球心, 2球心至用户的距离为半径可做出2个球面, 再以地心为球心, 用户所在位置点至地心的距离为半径做出1个球面, 3个球面的交会点即为用户的位置。

与当前国外卫星导航系统相比较, 俄罗斯的GLONASS系统由于前苏联解体造成研发维护经费不足, 目前实用性和前景都不理想;欧洲的GALILEO仍然处于试验研发阶段, 也并非成熟的导航系统。因此本文只将北斗卫星导航系统与目前普及率最高的美国GPS做比较, 如图1所示:

与美国GPS相比较, 虽然北斗卫星导航系统还有差距, 但它是我国用很少投资建成的具有快速定位、短报文通信、精密授时等特性的区域性卫星导航定位系统, 不仅解决了有无自主导航系统的问题, 而且特别适合国土资源等关键部门推广应用。

3、地籍控制测量中的应用

近年来北斗卫星导航系统快速崛起, 为测绘工作带来了根本性变革, 同时也为地籍测量——尤其地籍控制测量——产生了深远影响。由于北斗卫星导航系统具有全天候、速度快、精度高等诸多优点, 在运用北斗卫星导航系统进行地籍控制测量时不需要通视, 有效避免了常规地籍控制工作中点位选取不利等诸多弊端。

在建设基于北斗卫星导航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率≤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系统的地籍控制测量网精度就完全能满足地籍规程要求。

4、土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。

由于北斗卫星导航系统单向传递时间为100ns, 双向传递时间为20ns;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。

5、结语

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, 北斗卫星导航系统不断发展进步, 特别是与GPS (Global Positioning System, 全球定位系统) 、GIS (Geographic Information System, 地理信息系统) 、RS (Remote Sensing, 遥感) 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。

摘要：本文介绍了北斗卫星导航系统的概念、设备组成、主要技术特征、技术优势及主要应用领域。通过阐述了北斗导航系统在土地测绘中的应用, 分析了北斗卫星导航系统的发展前景。

关键词：北斗卫星导航系统,地籍测量,土地测绘

参考文献

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[2]廖志平, 丁松年.GPS在土地测绘中的应用及前景.西部探矿工程, 2003 (11) :8-9.

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[4]黎宝琳.浅谈北斗卫星导航系统对中国测绘的深远影响.中国科技财富, 2011 (2) :120.

篇4：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

【摘要】北斗卫星导航系统是我国独立研发，拥有自主知识产权的区域性全天候卫星导航系统。本文从系统结构、工作原理、应用方向等方面介绍该系统，并将该系统与国外其他卫星导航系统进行技术比较，并浅析了该系统在测绘中的应用。

【关键词】北斗卫星导航系统；GPS；GLONASS；测绘

自古以来由于人类生存生活的需要，人们一直在探索研究导航定位的方式方法。从传说中黄帝战蚩尤时用的指南车，到中国四大发明之一的司南；由1730年T.戈弗雷与John. Halley发明八分仪，至20世纪70年代美国研制新一代空间卫星定位GPS的产生，人类从未放弃过对导航定位系统的探求。近年来，继美国GPS与俄罗斯GLONASS之后，我国也自行研发了第三个成熟的卫星导航系统——北斗卫星导航系统CNSS。

目前，北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。中国科技部2013年4月份表示，老挝和文莱将通过研究与合作协议初步采用该导航系统。3月底，泰国和中国签署了类似协议，泰国成为中国国产导航系统的首个海外顾客。

北斗卫星导航系统除在国防军事中的重要应用外，该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。本文就对该系统应用在测绘行业进行浅析。

1.北斗卫星导航系统综述

北斗卫星导航系统〔BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System〕是我国自主研发、独立运行的拥有自主知识产权的区域性有源三维卫星定位与通信系统，简称CNSS，该系统是一种集测量技术、定位技术、数字通讯和扩频技术为一体的全天候区域性卫星导航、定位、通信系统。是继美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统致力于向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务。

2.北斗卫星导航系统组成及原理

2.1系统组成

北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星；地面端包括主控制站、注入站和监测站等若干地面站；用户端则由北斗用户端以及与美国GPS、俄罗斯GALILEO、欧洲GALILEO等其他卫星导航系统兼容的终端组成。

中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗—1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。

2.2系统原理

北斗卫星导航系统的工作原理是：先由地面端的中心控制系统同时向卫星I号和卫星II号发射询问信号，经过卫星转发器对服务区内的所有用户进行信号广播。终端用户在响应其中一颗卫星的询问信号的同时向两颗卫星发送回应信号，信号经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接受并解调终端用户发来的信号，然后对用户申请内容进行数据处理。对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟数据。通过对数据处理，中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

3.北斗卫星导航系统与国外卫星导航系统比较

与国外卫星导航系统比较。俄罗斯的GLONASS系统由于前苏联解体时期造成研发维护经费不足，目前无论是实用性和前景都不理想；而欧洲的GALILEO目前仍然处于试验研发阶段，也并非是成熟的导航系统。因此这里只将普及率最高的美国在20世纪70年代的GPS与北斗卫星导航系统做一比较：

（1）覆盖范围：目前北斗卫星导航系统是覆盖中国本土及周边的区域导航系统。覆盖范围约为东京70°～140°，北纬5°～55°。而GPS的信号是覆盖全球的。

（2）卫星数量和轨道特性：北斗卫星导航系统是在地球赤道平面上设置2颗地球同步卫星，卫星的赤道角距约60°。GPS是在6个轨道平面上设置24颗卫星，轨道赤道倾角55°，轨道面赤道角距60°。GPS导航卫星轨道为准同步轨道，绕地球一周11小时58分。

（3）定位原理：北斗导航系统是主动式双向测距二维导航系统。通过地面中心控制系统解算，供给用户三维定位数据。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的三维定位数据。

（4）定位精度：目前北斗卫星导航系统三维定位精度约为几十米，授时精度约100ns。GPS三维定位精度P码目前己由16m提高到6m，C/A码目前己由25-100m提高到12m，授时精度目前约20ns。

（5）用户容量：北斗导航系统由于是主动双向测距的询问——应答式系统，终端用户设备与地球同步卫星之间不但需要接收地面中心控制系统的询问信号，还要求终端用户设备向同步卫星发射应答信号，所以系统的用户容量取决于用户允许的信道阻塞率、询问信号速率和终端用户的响应频率。因此北斗导航系统的终端用户设备容量是有限的。GPS是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文便可进行测距定位，所以GPS的用户设备容量是无限的。综上所述，北斗卫星导航系统同时具备通讯和定位功能；覆盖中国及周边国家和地区，全天候服务，无通信盲区；特别适合集团用户大范围监控与管理，以及无依托地区数据采集用户数据传输应用；自主系统，高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合关键部门应用。

4.北斗卫星导航系统在测绘中的应用

北斗卫星导航系统（COMPASS）提供两种服务方式，即开放服务和授权服务。开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务，定位精度为10m，授时精度为50ns，测速精度0.2m/s。授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。由于自主研发、拥有独立知识产权，北斗导航系统用于工程测量中，不但会受到他国人为技术性干扰，更为测量成果的保密性和安全性提供保障。

目前已经有基于北斗卫星的伪卫星定位系统及其测量方法，系统通过伪卫星主站与北斗卫星高精确时间同步，从而修正伪卫星从站的钟差，用户机不仅可以在中国北斗系统中实现主动定位，而且可以接收伪卫星信号构成多星定位。

北斗卫星导航系统将广泛用于中小比例尺测绘，静、动态测量数据采集，非高精度工程放样，水文地质测绘，矿山变形观测，灾后全天候测绘等几乎涵盖所有范畴的测绘工程。

5.北斗卫星导航系统在测绘中的实例分析

以本人负责陵水县国营岭门农场1：1000比例尺地形测量项目为例，针对测区内具体情况，采用RTK升级三星系统新仪器进行测量。

岭门农场测区属于丘陵地区，测区内植被以槟榔和橡胶为主，部分为丢荒作物园地。因为作业时间为是5月份，植被枝叶茂密，隐蔽度大，使用RTK作业受影响太大。

项目采用海南平面坐标系，国家85高程基准。作业过程中，测区内的林地因为RTK周边信号弱、采集数据慢、接收精度低，故利用三星系统新技术直接施测，直接获取海南平面坐标系和85高程成果。测区采用这种方法，在一些低洼地、橡胶园地、山谷等信号较弱地带，新三星系统对比RTK旧系统，信号强度明显强于旧系统，基本都能收到固定解，接受精度都能达到测量要求标准。按此方法对90%测区面积进行了观测，其他10%由于信号强度确实达不到测绘要求，结合了全站仪进行观测。

6.结束语

篇5：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

关键词：北斗卫星,智慧城市,城市管理,居民生活

21世纪, 城市面积和城市人口激增, 城市不断扩大, 资源短缺、环境污染、交通拥堵、安全隐患等城市问题日益突出, 居民生活受到极大影响。与此同时, 全球卫星导航定位技术、物联网技术、云计算技术、下一代通信技术等新一代信息技术迅速发展, 以此为基础, 致力于解决城市问题的“智慧城市”概念应运而生。

2008年11月, 在纽约召开的外国关系理事会上, IBM提出了“智慧地球”这一理念;2009年1月, 奥巴马与工商领袖举行了一次“圆桌会议”, 积极回应“智慧地球”理念和愿景, 并将其上升为国家战略。2009年9月, IBM与美国爱荷华州的迪比克市共同宣布, 建设美国第一个“智慧城市”。同年7月, 日本推出“I-Japan (智慧日本) 战略2015”, 欲将数字化信息技术融入社会生活的方方面面。11月, 欧盟围绕物联网技术和应用制定了《欧盟物联网行动计划》。

2008年底, IBM在“智慧的城市在中国突破”战略基础上与我国十多个省市签署了“智慧城市”共建协议, 从此我国“智慧城市”的建设和发展走向了对传统管理体制的突破和创新的道路。

我国北斗卫星导航系统的完善加速了智慧城市的创建, 作为信息传输的重要手段, 北斗卫星导航系统不可或缺。本文将从智慧城市的技术应用, 平台建立和北斗卫星导航系统下的智慧城市应用方案等方面, 介绍北斗卫星导航系统的创新应用。基于北斗卫星导航技术的智慧城市将促进北斗卫星导航系统深入城市居民生活, 极大地拓展其应用领域。

1 智慧城市的技术应用

智慧城市可理解为:把传感器装备到城市生活的各种物体上, 通过超级计算机和云计算实现物联网整合, 智慧城市是数字城市与物联网相结合的产物, 包含智慧传感网、智慧控制网和智慧安全网。

1.1 北斗卫星

北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成, 空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星, 地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站, 用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。北斗卫星导航系统的工作过程是:首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号, 经卫星转发器向服务区内的用户广播。用户响应其中一颗卫星的询问信号, 并同时向两颗卫星发送响应信号, 经卫星转发回中心控制系统。中心控制系统接收并解调用户发来的信号, 然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理。

北斗卫星具有全天候、全天时快速定位、短报时通信、精密授时服务三大功能, 为物联网提供了导航信息和测绘信息等核心信息。导航信息包括位置、速度、时间, 它们是物联网核心信息;测绘和地理信息包括周围环境 (影像信息) 、地理空间信息、虚拟空间信息等, 是物联网的参照信息。

1.2 物联网

物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议把任何物品与互联网联接起来, 进行信息交换和通信, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。两院院士李德仁巧妙形象地把它描述为, 把感应器嵌入和装备到电网、交通设施、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中, 并且被普遍连接, 形成物联网, 也就是物理设施首先被感知 (感知层) , 然后通过有线、无线网络、云平台等信息技术使物理设施向外延伸并相互连接 (传输层) , 最终达到为用户提供丰富的特点服务的目的 (应用层) 。

1.3 云计算

云计算是一种基于网络的支持异构设施和资源流转的服务供给模型, 侧重于信息的处理和存储, 通过平台进行数据整合, 实现协同工作。智慧城市多个应用系统之间需要信息共享交互, 各不同的应用系统需要共同选取数据综合计算、分析, 最终得出综合结果, 这就需要一个强大的信息处理中心。

1.4 移动互联网

创建智慧城市的根本目的是服务城市居民, 使其生活更加便捷。正如我们所见, 移动互联网正在渗透进人们生活的各个领域, 因此移动互联网便成为智慧城市的智能终端。

2 智慧城市网络平台建立

所谓网络平台是指用户获取所需信息的手机客户端或者网站。这就需要开发相应的软件产品或者建立相关服务网站, 用户可以根据所需服务自主选择软件。这些软件不是分散的, 而是集中在一个应用软件库里, 方便用户选择。客户端可以在手机或者电脑等设备运行, 利用先进的互联网技术, 便捷地得到城市生活信息。对于城市管理者或者城市建设人员, 同样可以利用网络平台获取信息, 从而完成协调城市资源分配、保护居民生活安全、治理城市环境等工作。

3 北斗卫星在智慧城市中的应用项目举例

将物联网、互联网、云计算技术与北斗卫星导航系统相联系, 建立一个覆盖整个城市的巨大网络, 市民的出行、购物、医疗等等一切信息都可以查询;面对突发事件, 可以快速求助、高效救援;对城市环境、道路、公共设施实行实时监控, 方便监督管理。可以设想, 这样的城市生活将会更加高效便捷。

3.1 智慧交通

无论是上班族还是学生对于等公交车都是颇有怨言, 等车耗费了大量时间, 对于快节奏的城市生活, 节省时间便可以获得收益, 正所谓时间就是金钱。而有车一族同样免不了交通问题, 随着家庭用车的增加, 堵车、交通事故等频频发生。智慧交通可以解决上述问题, 方便城市居民出行。

通过有线、无线网络把公共汽车、出租车、私家车等车辆、监控疏导系统、交通基础设施系统以及收费、红绿灯等系统进行物联, 利用北斗卫星提供高可靠、高精度的定位、测速以及跟踪与监管, 来提供综合的实时信息互动服务, 智能采集车流量、道路噪音、路面状况、交通事故情况、气象状况以及其他交通设施信息等。城市居民可以获取公交车位置、出租车情况和道路情况, 适时地出门等候公交车、搭乘出租车或者选择交通顺畅的路线行驶。此外, 交通监管部门可以了解实时交通状况, 及时协调交通、处理交通事故。

例如:在城市公交车、出租车上装配车载定位系统, 利用北斗卫星的定位功能确定其位置, 将位置信息上传云空间, 整理出车辆适时位置地图, 用户可以通过相关软件访问车辆位置信息。将交通状况传感器装配在车流量较大的地方, 测量车辆行驶情况, 利用云计算处理信息、得到该路段的路况, 利用北斗卫星传输路况信息, 确保信息准确快速地传递到用户, 以便用户选择合适路线出行。

3.2 智慧医疗

在用户移动智能终端和医院安装智能定位系统, 各医院的位置信息预先储存在城市医疗中心系统中, 当用户拨打救助电话时, 医疗中心系统可以获得用户位置, 并与城市医院位置比较, 为用户选择出最近的医院, 由其派出救护车及时救助伤者。

除此之外, 还可以在医院安装实时监测系统, 获取医院就诊人数, 上传至云空间, 方便用户查询、恰当避开就诊人数高峰期。

3.3 智慧快递

近几年, 城市中掀起了一阵网购热, 与此同时, 快递业务也越来越火爆。但是, 随之而来的快递安全问题受到人们的普遍关注。如何保证快递在运输途中不丢失, 并且保障其质量, 是我们需要考虑的问题。

将北斗卫星的定位系统应用在快递上, 无疑将解决这一问题。可以设想在快递上安装芯片, 实时监测快递的地理位置, 对一些生鲜食品, 同时检测其温度、湿度等信息, 将这些信息处理后, 用户可以在移动终端上查阅。

3.4 智慧环保

利用空气质量传感器、卫星定位以及卫星图片处理技术, 可以实时感知城市环境变化, 对环境进行分析预测, 及时发现问题, 并将环境信息及时发布。

对可能存在排污的企业安装空气质量传感器、地表水质量传感器等, 实时监测有关企业的排污情况, 及时发现排污企业、及时治理污染。

3.5 智慧减灾

北斗卫星一个突出的特点是短报文通信功能, 在灾难预警及救灾指挥中发挥重要作用。构筑灾害预警指挥系统, 对城市实行监控, 及时发现可能灾难, 发布预警信息。另外, 一旦灾难发生, 很多时候城市原有通讯会受到破坏, 这时启动北斗卫星的短报文通信功能, 对灾害现场进行指挥, 获取灾区情况, 确保救灾人员与指挥部的通讯和救灾物资的送达。除此之外, 可以通过卫星系统获取灾区的卫星图片, 进行分析, 助力救灾。

3.6 智慧社区

“智慧社区”充分借助互联网、物联网和卫星技术将人、地、物进行互联互通, 涉及智能楼宇、智能家居、智慧教育、智慧养老与助残、个人健康与数字生活等诸多领域, 形成集成化、时空化和智慧化的全新社区形态。足不出户便可以接收远程教育视频, 上班期间可以监控住宅是否安全等等已经成为现实, 但是智慧社区并不止于此。

例如:对于独居的老人, 他们可以安装紧急事件求助设备, 一旦发生紧急事件, 只需一键求助, 就可以把家中发生的事情甚至图片传送到社区物业处, 物业工作人员便可以为老人提供帮助。同时可以为老人实施定位, 即使迷路, 家人也可以方便寻找。

结语

智慧城市作为一个新兴的概念, 它以方便居民生活、服务大众为宗旨, 充分体现了以人为本的理念, 而导航系统是智慧城市中必不可少的环节。北斗卫星导航系统作为中国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统, 将其应用于智慧城市的建立上, 必将获得百姓的认可;北斗卫星导航系统也会更加深入人心, 发展的更快更好。

北斗卫星导航系统融入智慧城市的建设, 将提高城市交通监管力度, 方便城市居民出行, 为居民提供精确的导航;物联网和互联网与北斗卫星联合应用, 建立物物相联、物人相联的巨大网络, 极大地方便居民生活;应用北斗卫星导航系统, 在灾害防治方面也将取得巨大发展, 确保居民生命财产安全。北斗卫星将深入人们的生活, 获得广阔的民用前景;北斗之星, 才会成为真正的未来之星!

参考文献

[1]王冠生, 郑江华, 瓦哈甫·哈力克, 许伟伟.北斗卫星在智慧城市建设中的应用评述[J].传感器与微系统, 2013, 32 (11) :1-4.

[2]甄峰, 翟青, 陈刚, 等.信息时代移动社会理论构建与城市地理研究[J].地理研究, 2012, 31 (02) :197-206.

篇6：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

一、公安边防工作的任务

1988年全国公安边防工作会议上，提出了我国公安边防工作的方针。其中行政管理工作就是以国家法律法规、边防政策规定为依据，以带有某种强制性的行政措施为特征，以维护沿边沿海地区社会治安稳定而实施的管理活动，具体措施包括沿海港口船舶管理、渔船民管理等活动。

（一）公安边防工作具体任务

2001年中组部、中央政法委和公安部党委联合下发的有关文件中规定，公安边防部队的具体任务之一是沿边沿海边防管理等，其中沿边沿海边防管理实际上就是对陆地边境管理区和沿海海防工作区的治安秩序的管理工作。

（二）沿海地区边防管理工作现状

我国是渔业大国，海洋渔业水域面积300多万平方公里，渔业船舶28.14万多艘，从事渔业生产的渔民有1000多万人。公安边防部队在管理工作中面对着复杂的情况。并且海洋渔业特点决定了海洋渔业生产是高风险、高危事故高发的行业。目前的海洋渔业生产，因为海上缺乏有效的通信手段和救援手段，使得船只在出现险情时无法得到及时救助，以及由于渔船质量和管理水平相对落后而导致一系列渔业生产安全问题。面对这种情况，公安边防工作遇到了管理渠道少、遇到突发情况管理处境被动等问题。

二、北斗卫星导航系统现状

（一）北斗卫星导航系统发展历程

北斗卫星导航系统是我国正在实施、具有自主知识产权的卫星导航定位系统。该系统由空间段、地面段和各类北斗用户段组成，集定位、导航、授时和双向短报文通信服务四种功能于一身并具有覆盖中国及周边国家和地区、24小时全天候服务、无通信盲区、高强度加密设计安全、可靠、稳定适合关键部门应用等特点。同时随着船舶通信导航及各类电子控制设备的日益完善实现对渔船的全方位的监控，做到及时掌握船舶在航行中实际情况快速了解船舶的各类动态数据成为提升船舶管理水平的新标志。因此基于北斗卫星导航系统的船舶监控中心的建立，对于加强在行船舶的有效指挥和管理，确保在行船舶的航行安全具有重要意义。

（二）北斗卫星导航系统优越性

1.北斗卫星导航系统与美GPS、和俄“格洛纳斯”相比，优势在于短信服务和导航结合，增加了通讯功能；

2.全天候快速定位，只有极少的通信盲区，精度与GPS相当，并且其增强区域正在亚太地区，特别适合我国东部边防沿海地区渔船的管理应用；

3.短报文传输服务优势明显，可以解决远海区手机信号无覆盖的问题，更加便于紧急情况下渔船向地面请求支援，以保护人民群众的生命和财产安全；

4.自主系统，采用高强度加密设计，安全、可靠、稳定，适合边防部队应用。

三、北斗卫星导航系统在沿海地区公安边防工作中的应用方案

（一）本系统中参与者的角色设置

首先需要一家通信公司作为本系统的开发者和管理者，这种情况已有先例。“南沙渔船船位监控指挥管理系统”是我国北斗卫星导航定位系统最大的民用推广项目。其次公安边防派出所作为该系统的管理者和指挥者。而渔船民作为该系统的被管理者和使用者。

（二）应用方案

1.定位导航功能

定位导航功能是本系统的基础功能。在运用船舶用户接收设备监测船舶航行的过程中，通过北斗卫星提供的实时高精度船位，结合用户端的航迹显示、海图显示等功能，正确引导船舶按计划航线航行。一旦船舶偏离计划航线，及时修正航向返回计划航线，以保证船舶的航行安全。在一些复杂条件下，如在沿岸、狭水道、能见度不良等，渔船航行的安全性大大提高。并且可以充分利用该系统地面控制中心掌握的用户位置信息，结合地面控制中心的数字化海图，由地面控制中心将渔船位置与渔船航行海区附近碍航物的方位距离，及时通过通信信道传输给用户，以便用户及时采取避让措施，绕开暗礁、险滩等危险区，从而正确引导船舶在复杂条件下的航行。

2.基于报文传输的全方位救援系统

基于北斗卫星导航技术基础上建立的渔船安全救助信息系统，将在实质上提高公安边防部门海上安全救助体系的水平，保障海洋渔业船舶及人员的安全。系统的建立将产生巨大的社会效益。当渔船民在海上遇到突发情况时，可以迅速通过北斗卫星导航系统客户端向地面指挥人员发出求救信号，并报告所在位置。边防派出所立即将相关情况报告给海警局、海洋局等部门，联合行动果断采取救援措施。尤其是在无手机信号覆盖的远洋海区，本系统便于使工作人员了解遇险渔船情况，有利于地面工作人员对船员进行有效救援。

3.基于报文传输的信息共享系统

爱民固边战略是公安边防工作中的重要内容。如何更好地发展地区经济是摆在公安边防武警面前的一个重大挑战，在这种情况下，如何带领群众走上致富的道路，显得尤为重要。边防派出所工作人员可以向渔船定时发送气象、渔情、渔汛及渔产品价格等广播信息，一是为了防止事故的发生，二是让群众的劳动成果转换成巨大的经济效益。在此过程中，公安边防工作人员实现了由单纯的执法人员向人民公仆的角色转变，不仅带动了一方经济的发展，也有利于警民关系的和谐以及地区秩序的稳定。

4.越界捕捞警告系统

渔船在外海作业不仅面临着海洋风暴等风险，而且周边国家对我国渔民渔业生产的干扰日益严重。由于缺乏有效通信手段，受干扰渔民不能及时通知到我国相关部门前往营救，造成我国渔民被抓、被扣、被罚、甚至被打死打伤的局面，社会影响极大。2012年5月8日，正在海上作业的辽丹渔23528号渔船被强行带至朝鲜海域，引发了较大社会影响。而北斗导航卫星导航系统在渔业领域的应用，将为公安边防部门和广大渔民建立一种有效的沟通与信息交互手段，边防工作人员可以通过系统提醒外海作业渔民务必在合法海域作业，一旦渔民越界到他国海域捕捞系统便会通过客户端向渔民发出警报，直至渔船返回我国海域。通过渔民有保障的生产作业活动，在维护我国正当的海洋权益的同时也稳定了沿海地区局势和社会秩序。

参考文献

[1]北斗卫星导航系统在海洋渔业上的应用. 渔业现代化，2010，37（1）：60-62.

[2]北斗卫星在浙江省渔船安全救助信息系统中的应用.海洋信息，2009，4：4-7.

[3]边境管理学.群众出版社，2011：3.

篇7：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

北斗卫星导航系统是我国自行研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统, 可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务, 并兼具短报文通信能力。我国此前已成功发射了十六颗北斗导航, 已具备向我国大部分地区提供初始服务的条件, 2013年可为亚太地区用户提供服务, 到2020年北斗卫星导航系统将形成全球覆盖能力。

1.1 定位原理

北斗卫星导航系统是主动式双向测距二维导航, 中心控制系统解算, 供用户三维定位数据。其原理是采用三球交汇测星原理进行定位, 以两颗卫星为球心, 两球心至用户的距离为半径, 可画出两个球面。另一个球面是以地心为球心, 画出以用户所在位置点至地心的距离为半径的球面, 三个球面的交会点即为用户的位置。

1.2 主要功能

(1) 快速定位。系统能够覆盖我国全部国土, 无通信盲区, 为服务区域内的用户提供全天候、实时定位服务, 定位精度接近GPS。

(2) 短报文通信。一次可传送多达120个汉字的信息;可提供群组呼通信及广播, 数据存储备份, 数据实时查询下载, 数据多点分发等北斗增值服务功能。

(3) 精密授时。精度最高达10—20纳秒 (双向) 。

2 铁路应急通信系统现状

随着我国高速铁路运行规模迅速发展, 高速铁路运营范围已逐渐由经济发达地区迅速在全国范围内铺开。伴随着列车时速的提高, 对铁路运输安全的关注程度也不断加强, 对可能的险情发生后的快速处置也提出了更高的要求。铁路应急通信系统已同数调系统一样成为高速铁路的基础通信设施。

2.1 系统结构及设备配置

铁路应急通信按铁道部、铁路局两级应急指挥中心组成系统, 系统由应急指挥中心设备、传输网络、接入设备三部分构成。

应急通信中心设备应包括应急中心通信主设备、卫星接入设备、应急指挥台、应急操作台、应急值班台、应急中心音/视频终端和网管终端。

应急通信现场设备应包括事故现场应急接入设备、传输通道设备、终端设备等。原则上每200km配置1套应急通信现场接入设备。

2.2 系统功能

应急通信系统应能提供事故现场至应急中心之间多路语音通信、静止图像和动态图像实时传送、显示以及数据通信等功能。话音通信包括应急中心之间、中心与现场之间、现场内部的单呼与组呼。图像功能应能同时支持H.264和MPEG-4编码的视频, 能实现视频的转发、分发功能;系统应提供现场无线摄像功能;支持实现现场应急抢险会议的功能。

2.3 使用现状

铁路应急通信系统在多次应急抢险中, 为迅速恢复行车秩序, 减小经济损失起到了重要作用。但从目前已经上线运行的各个厂家的应急通信设备来说都存在一个盲点:在其他领域的应急通信系统中已广泛采用的GPS定位、导航设施和GIS并没有在铁路应急通信系统中得到应用, 在铁路行业的应急通信技术体制中也没有相关内容的体现。

如果在应急通信人员和抢险救灾人员在奔赴应急抢险现场的过程中就能够把行进方位、路线实时发回到应急指挥中心的显示大屏上, 而且能够实时把路上人员组织情况、救援物资、车辆分布情况等相关的信息在不依靠其它公共网络的情况下发送到指挥中心, 同时指挥中心也能够把欲下达的指令、气象信息、正在酝酿的抢险措施等随时掌握的信息在队伍行进的过程中实时发送到应急通信和抢险人员, 无疑对应急通信和抢险过程有很好的促进作用。

3 北斗系统在铁路应急通信领域的应用前景

近十年来我国经济的飞速发展、流动人数的猛增和各种物资资源不平衡的分布对我国铁路运输提出了严峻的考验, 铁路的安全运行也显得至关重要。“北斗”导航系统是我国自主研发的卫星导航系统, 不受其他国家的控制, 是可靠性较高的导航系统。这就更增大了北斗卫星导航系统在铁路应急通信中应用的可能性。

可考虑在原有铁路应急通信系统中增加对北斗导航模块独特功能的应用, 完善原有应急通信功能, 实现事故现场与应急指挥中心、调度中心间基于北斗短报文的应急信息的实时传递, 并据此制订基于北斗卫星导航系统的铁路应急通信技术规范。

4 北斗卫星导航定位系统应用于铁路应急通信的设想

4.1 整体解决方案

铁路应急通信指挥系统增加基于北斗卫星导航定位系统的定位、导航、短报文通信功能, 由北斗系统、应急中心的指挥型用户机以及短报文指挥调度和GIS系统软件、应急现场的北斗手持式用户机、车载式用户机和内置于现场应急接入设备的双模导航模块三大部分组成。

在铁路应急通信现场, 为相关应急通信人员配备成熟的单兵设备、车载设备, 为参与现场抢险的救援车配备车载机, 完成对现场单兵人员和应急抢险车辆的定位、导航和短信应急通信功能的增强。在现场应急接入设备中内置北斗导航模块, 完成现场设备对定位功能和短信收发功能的增加。

在应急中心通信设备上, 通过配置基于北斗导航的指挥型用户机设备, 并在应急指挥台上开发基于北斗导航系统的具有定位、导航功能的GIS软件和SMS短报文指挥调度等软件模块, 也可以结合原有的应急通信有线、无线、3G、卫星等传输网络来完成应急现场与应急中心一体的应急定位、导航功能, 以及北斗导航系统所独有的短信息实时调度功能。

4.2 系统功能

(1) 短报文指挥调度功能

基于北斗通信功能的短报文指挥调度界面, 显示所属各用户终端上传的短报文信息, 并对单个用户或用户群下发指挥调度信息及其他通播信息。可实现点对点通信、组播通信、实时短信接收、通信查询功能、预置电文等功能。

(2) 应急GIS信息平台功能

应急中心在原有通信平台之外建立基于北斗定位导航系统的应急GIS信息平台, 通信平台和GIS信息平台可以起到相辅相成的作用, 共同为现场抢险救援工作保驾护航。GIS平台可显示应急救援现场详细地图、救援人员、救援车辆等分布信息;根可据应急现场需要生成导航路径;可根据北斗终端的定位信息显示不同报警状态;可实现对地图进行放大、缩小、查看等功能;可具有距离量算功能等。

结语

随着铁路应急通信技术的迅速发展和系列技术规范要求的出台, 以及铁路安全保障的需要, 在全国范围内建立一个完整统一的铁路应急通信网络是必然的趋势。针对铁路应急通信的特点, 开发基于北斗卫星导航系统的铁路应急通信网络, 可极大的提高应急指挥的灵活性, 提升应急现场的处理能力。

摘要：本文针对铁路应急通信系统的应用现状, 结合北斗卫星导航系统的技术特点, 提出了将北斗系统应用于铁路应急通信的技术方案, 完善了应急现场与应急中心整体的应急定位、导航、短报文实时调度等功能。

关键词：北斗,定位,短报文,应急通信

参考文献

篇8：北斗卫星导航系统在汶川地震中的应用及建议

关键词：北斗卫星导航系统;应用前景;湖北林业

中图分类号：S757.2文献标识码：A文章编号：1004-3020（2015）01-0055-05

北斗卫星导航系统是我国自主研制的全球卫星导航系统。在测绘、电信、水利、交通运输、勘探和国家安全等行业领域得到广泛应用[1-10]。湖北林业资源丰富，每年造林、营林、护林任务艰巨，林业执法监管任务繁重，具有特殊的应用环境和工作状态，对卫星导航终端专用设备有较大的需求潜力。北斗卫星导航系统所具备的精度、集成度、成本、功耗等性能均可满足湖北林业的应用需求，在湖北生态林业、民生林业建设方面具有广阔的应用前景。

1卫星导航在湖北林业中的应用现状

湖北省卫星导航主要采用美国的全球卫星导航定位系统GPS，主要进行湖北森林资源连续清查（一类清查）、森林资源规划设计调查（二类调查）以及造林作业调查设计与伐区调查规划设计（三类调查）等，具体体现在森林资源监测、森林防火、野生动植物保护等3个方面。

1.1在森林资源调查应用方面

主要涉及林业样地监测、二类调查区划、小班调绘、荒界落界与测图、林业野外调查等。在2009年和2014年湖北省的一类清查中，通过确定样地中心桩实际位置，监测样地的初设与导航复位，导航复位率高。在林场界、林班界的二类调查区划中，精确定位林班界与林班桩。在小班调绘上，通过GPS并结合航片的勾绘，对照地形图，确定所处的小班位置，减少调查员工作量，提高调绘的准确性。在荒界线现地落界与测图中，避免由于现地与图上位置不符而造成的两荒界线纠纷。

1.2在森林防火应用方面

主要涉及火源、火场及扑火队伍的定位，火场与指挥中心的通讯，掌握一线人员的动态位置等。在湖北省森林防火扑救指挥中，采用GPS设备对火源、火场进行精确定位，同时为参加林火扑救的队伍进行精确的定位导航，保证在林火发生时能使得扑救队伍能够选择最佳路径在最短时间内抵达火场并实施扑救;此外，为扑救队员与森林防火指挥中心之间提供有效的通信手段，保證指挥中心下达的各种指挥调度信息能够准确及时地传达到各级扑救指战员，同时使得扑救一线的火场火势以及其他信息能够及时有效地上报到指挥中心，为指挥人员进行科学合理地决策提供准确的信息。在森林防火的日常巡护巡查过程中，采用GPS定位和通信手段，保持流动巡护人员及时准确到位，并与指挥中心保持流畅的通信联络以及时传递巡查过程中发现的各种有效信息。

1.3在野生动植物保护应用方面

主要涉及植被类型调查、野生珍稀动物的调查研究、生物多样性分析与评价应用研究等。在湖北省植被类型调查中，结合GIS、RS技术进行森林的分类、植被变化、林地的生态调查、植被类型的分类等研究。同时利用3S技术，分析植被覆盖率和植被指数的关系，得出植被覆盖率，提高GPS技术在植被分布调查与研究中的定量化发展。在野生珍稀动物的调查研究中，利用遥感大范围、全天候的动态监测特点和GPS的实时导航、准确定位功能，结合实地调查进行野生珍稀动物生境及其栖息地状况（包括地形、土壤、拓扑关系、水源供给、植被覆盖特征、人类活动影响等因素）的研究与分析，利用数据层的生成、栖息地描述、分布预测，建立栖息地模型等，实现对研究区域野生珍稀动物的生物多样性信息的实时调查。在生物多样性分析与评价中的应用中，利用RS、GPS提供的多层次、多时相的动态监测功能获得数据，通过对TM 图像和GIS对原有生物多样性保护图和数据分析处理，进行相关数据的实时更新，给出生物多样性变化数据，建立分析模型，开展生物多样性分析与评价。

2北斗卫星导航在湖北林业中的应用前景

北斗卫星导航系统兼具导航定位和通讯功能，在湖北林业生态建设方面具有巨大的应用潜力。

2.1北斗导航终端在湖北林业核心业务应用需求方面

目前，湖北省林业应用的主要卫星导航产品为GPS，占有率达到95%左右，过于严重依赖国外技术与产品，难于自主制定应用发展，在林业卫星导航应用数量快速增加的同时，应用广度与深度也严重滞后，难于适应湖北林业大量业务对卫星导航技术的迫切应用要求。湖北林业资源分布广、面积大，资源监测、管理和保护工作多在树冠浓密的林内或偏远地区开展，尤其在峡谷地带、林冠层厚度较大或郁闭度0.8以上的林下，GPS卫星导航定位信号较易受到影响，需要大量卫星导航技术和设备支持，来提高湖北林业工作效率、监测精度和管理水平。北斗卫星导航系统具备的优点在湖北林业核心业务应用上将得到广泛的推广。据统计，未来几年，湖北省在森林资源调查、森林资源管护、森林防火监控和应急指挥、森林病虫害防治等业务方面对卫星导航设备的需求量约35 000台套。其中：在森林资源调查市场需求量约15 000台套，在森林资源管护市场需求量约12 000台套、森林防火监控和应急指挥市场需求量约5 000台套、森林病虫害防治市场需求量约2 500台套。

2.2北斗卫星导航在湖北营造林工程管理方面

当前，湖北省正在实施“绿满荆楚行动”，计划用3年时间，实现全省宜林地、无立木林地、通道绿化地、村庄绿化地应绿尽绿，新增有林地面积56.84万hm2以上，森林覆盖率达到40.5%，森林蓄积量达到3.2亿m3，林地保有量达到860.67万hm2，提升生态承载能力和生态产品供给能力，初步形成结构分布合理、林分系统稳定的六大森林生态安全体系[11]。为加强造林工程的科学管理，利用北斗卫星导航技术，结合GIS、移动网络、物联网等先进技术，建立一套覆盖省、市、县三级的湖北营造林工程管理系统，实现重点营造林工程的规划、计划、作业设计、进度控制、检查验收和统计上报等各环节的一体化监管，及时掌握营造林建设现状和发展动态，从根本上解决“林子造在哪里”的问题，实现营造林工程综合信息网上查询和发布，为营造林工程小班地理位置核查、营造林工程质量核查、营造林成果分析及决策提供依据，真正实现对重点人工造林、退耕还林（还草）等林业工程的科学管理。

2.3北斗卫星导航在湖北生态环境保护方面

生态环境保护涉及到湖北森林资源、湿地资源、石漠化、生物多样性、林業生态综合监测、林业灾害监测和林业政务管理等具体内容。利用北斗卫星导航技术、大数据、云计算、物联网、移动互联网等新一代计算机技术，以湖北林业基础信息资源为核心，以湖北林业资源监管、林业灾害监控与应急管理等业务应用为重点，建成覆盖湖北林业主体业务的、贯穿上下的信息化体系规范、科学网络化的生态环境保护信息化工程，全面提高林业支撑国家宏观决策、协同其他业务部门、服务社会和林农的基本能力，有效地保护和管理湖北生态环境资源，逐步形成具有湖北省特色的现代林业管理创新体系。

当前，生态系统服务价值愈来愈受到人们的重视，其研究提高公众认知森林的生态地位，促使将环境成本纳入国民经济核算体系。森林生态服务价值也是发布森林资源清查结果新增的亮点，生态价值的定位监测和生态效益的分析评价成为评估的重要手段。利用北斗导航技术，对湖北省典型森林、湿地和荒漠生态系统的主要环境因子和生物群落及其生态过程进行长期连续定位观测，并结合资源清查结果，依据相关技术规范和标准，评估湖北省生态系统服务功能。同时，围绕湖北省林业生态工程实施情况，开展林业生态工程效益的定点监测与评价，正确科学评估湖北林业生态建设成效。

2.4北斗卫星导航在湖北林业产业发展方面

近几年来，湖北林业产业的快速发展，导致传统林区可采资源趋于枯竭，木材供需矛盾日益尖锐，资源短缺已成为湖北省林业产业发展的瓶颈。为提高湖北省林业产业发展预测、预警能力，做好重点林产品的监测分析、林业行业重点企业、市场的动态监控、林产品市场产销存预警、预报等工作，利用北斗卫星导航的精确定位技术，建立全省林业产业基础数据库，规范产业基础信息采集和应用，建立公平、透明、开放的林业产业信息交流平台，提供丰富的网站交互功能，为林农、林产品供应商、林产品销售商等提供林产品流通相关信息服务。建立林产品市场信息连通机制，为形成区域林产品流通市场，实现交易集约化和市场规模化，保证市场高度的透明性和公平性提供信息服务，全面掌握全省林业产业发展的新情况和新动态，为湖北林业产业化管理提供信息支撑服务。

2.5北斗卫星导航在林业灾害监控与应急管理方面

利用航空遥感无人机、视频监控设备、移动智能终端、卫星导航技术等手段，进行湖北灾害监测、预警预报、应急处理、损失评估和灾后重建等研究，是今后湖北省开展林业灾害监控与应急工作的趋势。在应急防火方面，应用北斗卫星导航及相关技术，在全省各级公共基础数据库、林业基础数据库和防火数据库的支持下，建立集森林火险预警预报、森林火灾监测、扑火指挥和损失评估等功能为一体的湖北林业森林防火监测管理平台，实现湖北森林防火信息上报和指令下达。在有害生物防治方面，基于GIS技术和北斗卫星导航定位监测技术，建立湖北省林业有害生物管理平台，综合管理全省各级林业有害生物，包括林业有害生物调查、监测预报与预警、预防与除治、灾害监测与评估、检疫及追溯信息等，实时监测与评估全省林业有害生物的整体发生发展情况，形成全省突发林业有害生物应急管理和应急指挥体系。在野生动物疫源疫病监测方面，利用北斗卫星导航技术对湖北野生动物疫源疫病进行严密定位监测，及时准确掌握野生动物疫源疫病发生及流行动态，实现市县监测站（点）的例行数据上报以及本区域范围内野生动物疫源疫病实时、有效、多尺度的定点监测。

2.6北斗卫星导航在湖北林业碳汇计量方面

湖北是国家7个碳排放权交易试点省市之一以及全国17个林业碳汇计量监测体系建设试点省市之一，也是全国首个在全省层面推广森林碳汇开发的试点区域。根据湖北碳排放权交易中心公布的数据，截至今年8月10日，湖北省碳配额累计成交量505万吨，累计成交额1.2亿元，分别占全国总量的43.5%和27.1%，居全国第一，湖北森林固碳总量和应对气候变化的能力得到显著增强[12]。然而，湖北独特的地理环境使得在大尺度计量与评价森林植被类型的碳储量变得十分迫切。利用北斗导航技术、地理信息技术和遥感技术，针对湖北林业碳汇管理的功能要求，分别建立碳汇计量分析模型库和碳汇监测计量空间数据库，分析林业各种经营管理活动、灾害、林地征占用引起的二氧化碳变化情况，提供林业碳汇现状、分布和变化数据。通过建立模型，估算森林植被类型的蓄积量，计算出森林碳汇量，同时，建设和完善长期的连续观测系统及区域监测网络系统，降低森林碳汇估算方法中的不确定性，为大尺度湖北林业碳汇估算提供合理的参数和数据分析基础。

2.7北斗卫星导航在湖北林业公共服务平台方面

目前，湖北省林业业务信息系统建设普遍存在目标单一、资源割据、共享困难、效能低下、重复建设等问题，导致林业信息化资源得不到充分、合理、有效地利用，一定程度地制约了林业信息化健康、协调、可持续发展。卫星导航技术在林业的广泛应用，需要统筹规划，建立综合平台，提供公共服务，共享各类信息资源，发挥北斗卫星导航对林业各项业务的支撑能力。北斗卫星导航技术的应用，一是需要与GIS、RS以及通讯技术等紧密结合，共同为林业业务信息化提供支撑，二是需要统一规划、综合考虑与业务系统建设的融合，才能更好的发挥卫星导航技术优势，提升业务管理水平。

为加强全省林业应用系统资源整合，促进资源数据大集中、网络共建共享和业务协同，为全省林业业务应用系统提供一体化的管理平台，根据湖北林业信息化建设基本情况，在全省林业专业网、数据中心基础上，建设湖北林业公共服务平台，为各业务应用系统提供一体化平台支撑。平台分为综合监控服务平台、数据管理与服务支撑平台以及GIS服务平台等3个平台。通过共享交换功能，实现全省各级林业部门和外部业务部门横向、纵向的信息资源共享服务。通过应用接口，可以快速构建林业业务应用系统。全省林业各部门可以基于北斗导航空间服务和GIS服务、林业基础服务进行专题应用建设。通过数据共享服务和业务应用集成，统一入口，统一用户管理，集中与整合信息资源、业务应用，实现林业信息资源的全方位共享服务。

3结论与讨论

3.1北斗卫星导航系统在湖北林业上具有广阔的应用前景

北斗卫星导航系统兼具导航定位和通讯功能，既能为为林业资源一、二类调查及专项调查、森林防火和应急指挥、林业工程建设监管和病虫害监测防治等林业核心业务方面提供实时准确的位置定位信息、范围信息和导航服务，又能实现应急救灾的人员调度、后勤保障、灾后的损失评估等功能，还能确保应急指挥系统所需大比例尺基础地理数据和高分辨率遥感影像数据、受害范围程度等关键信息传输安全。因此，北斗卫星导航在湖北林业核心业务应用、营造林工程管理、生态环境建设、林业产业发展、林业灾害监控与应急管理、碳汇计量和林业信息化建设等方面具有广阔的应用前景。

3.2北斗卫星导航示范应用将对湖北北斗卫星产业化产生巨大作用

北斗卫星导航的示范应用将带动湖北林业行业对北斗导航设备的需求，推动北斗卫星的产业化产生巨大作用。湖北省人民政府2013年12月印发了《湖北省北斗卫星导航应用产业发展规划（2014～2020年）》，提出要利用北斗导航技术、3S技术、自动识别技术、多媒体视频技术、物联网、移动互联网等建立感应层，结合林业基础地理信息数据库构建林业智慧感知体系，搭建林业智能巡检系统，全天候、立体化的实时监控林区状况，提高林区保护力度和利用程度。同时指出，发展北斗产业是湖北省产业结构调整和发展方式转变的主要路径。

因此，加强北斗卫星导航系统在林业上的示范应用，提高森林资源的监测、管理和保护水平，必将带动荒漠化监测、湿地资源监测、野生动植物监测、森林旅游、营造林管理、碳汇计量监测、林业产业、生态环境建设等领域的北斗卫星导航技术广泛应用，同时带动湖北林业行业对北斗导航设备的需求，推动北斗卫星的产业化产生巨大作用，为实施“五个湖北”战略、促进湖北北斗产业发展提供强大动力。

3.3北斗卫星导航系统将给湖北带来巨大的经济、生态和社会效益

北斗卫星导航系统将带动国产北斗导航及位置服务技术的推广应用，产生巨大的经济、生态和社会效益。首先，根据湖北省最新开展的森林资源二类调查成果，湖北省森林面积983.14万hm2。利用北斗导航设备和森林资源调查业务系统成果，以每公顷节约人力成本20元钱计算，一次确权工作将节省费用1.96亿元。在森林管护工作中，利用北斗导航通信集成设备和业务系统成果，及时发现火灾或滥砍滥伐行政案件，能够及时处理，将每年节约资金至少在2 000万元左右。在森林防火方面，利用北斗森林防火设备和业务系统，能有效指挥森林火灾扑救，实现“打早、打小、打了”的目标，较少人员伤亡和财产损失，每年可减少森林火灾损失约5 000万元。因此，北斗卫星导航系统有利于带动国产北斗导航及位置服务技术的推广应用，逐步替代国外卫星导航及位置服务，从而节约大量购置国外技术和设备的费用，同时带动国产北斗卫星产业链的发展，从而产生极大经济效益。

其次，利用北斗卫星导航技术，可以为湖北森林资源调查、森林管护、森林防火提供有效的通信手段，提高工作规范程度和效率，提升森林火灾、病虫害等灾害的发现和控制能力，提升湖北森林资源管护水平。同时，还可以形成基于国产北斗卫星导航技术的位置服务技术和产品及典型示范，为国产卫星技术在湖北林业和其他行业应用树立成功典范，带动湖北产业发展的同时，减低对国外卫星导航技术的依赖程度，保障国家安全。

第三，通过利用北斗卫星导航技术，可以提升森林资源管理和保护水平，为湖北各级林业主管部门提供决策信息，有助于湖北林业部门更好、更科学地进行林业资源的管理开发

与保护，构建稳定的生态系统，促进人与自然的和谐，创建和谐社会环境，进一步彰显出林业在“五个湖北”建设中的重要地位和作用。

参考文献

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