北斗卫星导航系统在地理信息测绘定位中的精度提升策略 

引言

在科学技术迅速发展的今天，地理信息测绘已经成为国土资源勘察、城市规划、工程建设等多个领域的关键，而作为地理信息测绘中关键性技术的卫星导航系统定位，将直接决定测绘的效果。北斗卫星导航系统作为我国自主研发的全球卫星导航系统，在其使用以来，就凭借自身的优势，应用到地理信息测绘领域中。

一、影响北斗卫星导航系统在地理信息测绘定位中精度的因素

1. 卫星轨道误差

卫星轨道参数是否精确，也是影响定位精度的主要因素之一，北斗卫星在空间运行中，在地球引力、日月引潮力、大气阻力等因素的影响下，会产生实际轨道的偏差，这种偏差会影响到测绘定位的精度，尤其是对于距离远、范围大的测绘任务，更容易造成卫星轨道误差的累积影响。

2. 信号传播干扰

北斗卫星信号在传播过程中会受到诸多因素的影响，其中对定位精度影响最大的就是电离层以及对流层的影响。电离层中的带电粒子会对卫星信号造成折射作用，对流层中水汽、气体会对信号的传播速度造成影响以及地面上的建筑物、树木等对信号接收的影响，会造成多路影响，使得接收机中接收到的卫星信号带有虚假信息，对于定位精度具有极大的影响。

3. 接收机性能

接收机作为北斗系统的终端接收设备，其性能的好坏对定位精度有着非常大的影响，天线增益、噪声系数、通道数等接收机硬件性能都会影响信号的接收；同时接收机的软件算法的优劣也会影响接收信号的处理能力；接收机性能不佳，即使接受到的卫星信号质量良好，也无法达到较高的精度定位。

4. 外界环境因素

除了以上因素之外，还有的是一些外部的环境因素，包括：恶劣的天气( 大雨、大雾、多尘等 )，电磁环境恶劣 ( 高压输电线附近、发射台附近等地方电磁干扰严重) 等，电磁干扰会对北斗系统的接收处理造成很大的影响。

二、北斗卫星导航系统在地理信息测绘定位中的精度提升策略

1. 优化卫星轨道参数

为了克服卫星轨道面的偏移影响，需要不断更新卫星的轨道参数。对于卫星的轨道测量预报来说，构建地面、星间链路、低轨卫星多种数据源监测体系，采用基于高精度星轨道计算模型的卡尔曼滤波算法对卫星的轨道运行状态进行厘米级的监视和预报，卫星的轨道发生偏移后，自动更新卫星参数。姿态优化方面，采用磁力矩器、反作用轮共同控制，卫星姿态按照星载惯性导航及高精度星敏感器反馈信息进行控制，控制卫星角误差减小到 0.01^∘ 以内，减小卫星姿态变化造成的轨道摄动影响。发射 MEO 卫星、IGSO 卫星，使全球卫星密度提高 30% ，全球星座 GDOP 从 3.5 变到 2.2。全球空间几何图形增强，卫星几何图形精度可分米级、厘米级提升。

2. 应用抗干扰技术

针对电离层和对流层，由于电离层电子密度，对流层气象参数随时间、空间的变化会导致信号传播的延迟，可使用精度较高的电离层、对流层延迟修正模型进行校正。如：使用全球电离层图 GIM 全球监测站监测全球电离层状况，采用 Klobuchar 模型、Nequick 模型等对电离层延迟进行校正；对流层延迟可利用 Saastamoinen 模型、Hopfield 模型、地面气象台站气压、温度、湿度等气象参数和接收机接收纬度、高度等情况使用大气动力学模型进行信号延迟修正，提高定位精度。针对多路径效应问题可使用抗多路径天线和信号处理算法进行联合使用。抗多路径天线就是采取天线结构等方式，如：设计扼流圈天线来抑制反射信号的不同方向接收，减小多路径信号。此外，采用先进的信号处理算法，如：运用卡尔曼滤波的多路径信号辨识算法，小波变换去噪算法等信号处理算法对信号时频、码信息进行分析，有效识别反射信号的虚信号，通过增加直达信号强度提高信号信噪比，减小多路径效果对定位精度的影响。

3. 提升接收机性能

提高接收机性能，是提高北斗系统定位精度的有效方法。从硬件方面，使用高接收机性能天线、芯片、电路，增强接收机灵敏度、抗干扰能力。使用低噪声放大器，减弱噪声信号干扰。使用更多的通道，接收更多的卫星信号。从软件方面，不断改进定位算法，使用如卡尔曼、最小二乘等优化算法，提高卫星信号的处理速度、准确性。编写自适应滤波算法，根据不同的环境，自动调整算法参数，提高定位精度。

4. 改进数据处理方法

数据采集数据处理的处理手段需要优化。数据采集过程中，采用各种数据融合处理技术，将北斗系统的观测数据与 GPS、GLONASS 等导航系统的观测数据进行融合处理，充分发挥各个系统的优势，提高定位精度和可靠性，提高处理速度。在处理过程中，利用高精度数据处理软件和数据处理算法，对观测数据进行质量控制和误差改正。比如，使用粗差探测与修复、周跳探测与修复等数据处理算法，对观测数据进行质量控制和修复，提高数据的质量。采用差分定位技术，利用动态差分定位技术（RTK）、静态差分定位技术，采用在基准点上布设基站，将基站上的观测数据与流动站在不同点的观测数据进行差分，消除公共误差影响，提高定位精度。

5. 加强外界环境适应能力

为了减小外界环境对定位精度的影响，要做好接收机对其环境条件的适应性的问题，在设计接收机时要设计出接收机在恶劣天气下的性能，防湿防雨、防尘防低温，确保在不同的环境条件下，接收机可以正常工作。电磁干扰，电磁干扰可采取电磁屏蔽、抗干扰滤波电路等办法，防止接收机受到电磁干扰。作业前要对工作区域环境进行考察和评估，选择合适作业时间和地点，避开强干扰区作业。

结语

北斗卫星导航系统在地理信息测绘定位领域中的应用空间十分广袤，但制约其发展的关键是精度问题。结合影响北斗系统定位精度的因素，提出提高精度的系列方法，这些方法均需科研单位、企业和用户三方共同配合才能实现。伴随着发展技术的进步和应用深度的加深，相信北斗卫星导航系统在地理信息测绘定位领域中的精度将会越来越高，并为我国地理信息产业的发展提供更多的保障。

参考文献：

[1] 刘垚 . 北斗卫星导航系统在测绘中的应用优化研究 [J]. 测绘与空间地理信息 , 2020, 43(8):3.

[2] 王佳佳 . 北斗卫星导航系统在测绘中的应用探讨 [J]. 移动信息 ,2023, 45(7):25-27.

[3] 李烨 . 浅析北斗卫星导航系统在测绘行业中的应用 [J]. 经纬天地 ,2024(3):19-22.