北斗導航行業應用的相關思考

　　2012年12月27日，北斗衛星導航系統新聞發言人冉承其先生宣布：北斗衛星導航系統正式提供區域服務，即北斗在中國和周邊地區已經可以獨立的提供衛星導航定位授時服務，總體性能與美國GPS性能相當，2020年將實現全球定位。這昭示著北斗衛星導航系統在各行業的應用進入全面啟動的關鍵時期。

　　北斗是國家重大空間和信息化基礎設施，承載著國家獨立掌握自主時空基準和位置信息控制權的戰略意圖。國家已經將北斗衛星導航產業作為國家戰略性新興產業，落實到“十二五”發展規劃和各種專項規劃中。國家對北斗衛星導航產業將繼續堅持政策導向，不斷加大資金投入，全面推進其快速發展。應該看到，北斗應用于即將迎來一個數量激增、規模擴大、領域眾多、效益明顯的全新階段。在此推動下，中國地理信息產業迎來了又一個發展機遇期。在這樣的大背景下，如何主動對接國家北斗衛星導航系統民用戰略，既能為本領域提升效益、創新驅動、轉型發展服務，又可以保障地理信息公共資源的安全性，已成為擺在我們面前的重要課題。

　　筆者認為應該從以下四個方面進行思考和突破：

　　一、北斗的應用必將促進測繪地理信息行業效益的提升。

　　隨著智慧城市的發展，智慧城市對基礎地理數據的獲取越來越呈現出爆發性、準確性、實時性的大數據時代的特點。因此，基礎地理數據獲取方式必須滿足大數據時代的這些要求。現有的基礎地理數據獲取方式大致分為三類：一是實地測繪;二是遙感影像;三是已有資料的轉化，這其中衛星導航定位技術扮演著日益重要的角色。測繪地理信息相關部門和企業應當意識到衛星導航定位新技術對本行業有著重要的推動作用。據資料統計，衛星導航產業占據了中國地理信息產業的主要份額，約為87.9%;其次是地理信息系統產業，約為7.6%;遙感產業規模最小，約為4.5%。由此可見，我國地理信息產業中，衛星導航產業占主導，北斗的加入將有力促進地理信息行業效益的提升。

　　目前GPS導航定位技術在測繪地理信息行業中已經得到了廣泛應用，然而它在遮擋和多路徑嚴重的環境下存在數據獲取效率低下的局限性。尤其是在城鎮測量中，例如老城區的街道、樓房密集的園區、較大建筑物的邊角等，都是GPS測量的盲區，而這些區域的位置數據又尤為重要，甚至比其他區域需要更多的數據采集、實時交互。經過一年多的實踐，筆者認為北斗的應用可以在很大程度上改善這一局面。這樣的論斷基于以下兩個方面：

　　1、北斗的星座設計在中國區域利用率高，遮擋環境下更加容易捕獲。

　　“北斗”特有的衛星設計對中國區域進行局部增強，衛星信號更優。北斗的星座設計有三種衛星，一種是從東到西繞著全球運轉的中高度圓軌道衛星MEO，GPS采用的全部都是MEO衛星;一種是在赤道面上相對地球靜止的同步軌道衛星GEO;還有一種是相對于地球是南北運轉的傾斜地球同步軌道衛星IGSO。GEO和IGSO衛星在國內始終可以捕獲到，在國內的利用率可以達到80%以上，MEO衛星在國內的利用率是40%。相比GPS衛星，在城市遮擋環境中，北斗衛星更加容易捕獲，捕獲的時間更長，利用率更高。

　　2、有了北斗的加入，用戶能夠更靈活的獲取優質的衛星資源，多系統聯合定位使得城市定位效率有極大改善。

　　目前已有的16顆北斗衛星，加上GPS、GLONASS已有衛星，可捕獲的衛星數量超過60顆，而且衛星數量仍在不斷增加。這為極大改善當前城市遮擋環境下可捕獲衛星數量少的現狀提供了基礎條件。針對多種衛星導航系統同時并存的狀況，衛星導航接收機的發展趨勢是由單系統到雙系統，再到多系統的兼容轉變。相對于單系統的GPS接收機，多系統接收機有著顯而易見的優勢。比如多系統可使城市遮擋環境下的定位盲區明顯減少，同時定位更加精確，更加穩定;多個衛星定位導航系統兼容，可以使各個衛星定位導航系統互為備份，在一個系統的衛星處于非正常工作狀態的時候，用另外系統的衛星來進行定位和導航，成為全天候的定位導航接收機。

　　二、北斗的應用為測繪地理信息產業提供創新驅動力。

　　2011年5月，國家測繪局更名為國家測繪地理信息局，它標志著國家推動著測繪從專業技術的領域走出來，以直接、形象的方式服務于各行各業，也將測繪人的視野從單一的測天繪地變成了服務大眾。從地理信息產業鏈的角度來看，數據采集和數據初加工是基礎資源性測繪工作，從事以上工作的企事業單位和公司是地理信息產業鏈的上游，這其中還包括數據采集技術的研發機構和儀器供應商。測繪行業中涉及數據管理領域和提供軟件平臺服務的企業與供應商是地理信息產業的中游，這個層面嚴格意義上是屬于軟件技術的范疇。地理信息產業的下游應用涉及的行業最為廣泛，其中包括到大眾類的應用，例如，農業、林業、國土、交通、軍事等，其應用五花八門、千變萬化。

　　在國家對北斗應用的政策導向、資金投入、產業布局的機遇下，地理信息產業鏈的上游和下游可以充分結合北斗和多系統定位技術，作為行業和企業創新的驅動力。研發機構應該努力掌握北斗多系統定位的核心技術，發揮自主知識產權優勢;儀器供應商堅持將北斗應用產業化，努力降低成本，以優質廉價的終端產品使中下游的大眾化應用規模化。

　　三、北斗的應用必將加快測繪產業向測繪地理信息產業轉型的步伐。

　　測繪產業向測繪地理信息產業轉型的過程一定伴隨著地理信息技術以及產業的發展和應用，經歷著從專業到大眾的演進。同時，大眾用戶對定位精度的要求越來越高也將成為一種趨勢。從以上兩個角度看，國家對北斗應用產業化的導向是測繪產業向地理信息產業轉型的有力工具;地理信息產業的發展是北斗應用產業化的有效載體。兩者相輔相成，互相促進。

　　從需求角度來看，未來國內測繪地理信息產業與北斗導航定位產業的結合會越來越緊密。目前，政府管理精細化的要求是我國地理信息產業發展的主要推動力，例如交通、電力、國土等行業的發展，對數據的管理提出了實時、高精度的需求;未來企業應用的興起，特別是在個人領域，如電子導航、電子地圖等領域，用戶要求服務的精度越來越高，逐步過渡到米級、亞米級和厘米級。

　　衛星導航定位在各個領域的應用正在不斷的細分與拓展。以應用領域為尺度，衛星導航定位系統應用分為專業級和民用級。專業級應用精度通常在5米以下，也稱為高精度應用。現階段的測繪地理信息產業在許多行業的導航高精度應用市場尚未開啟，市場廣闊。

　　四、北斗的應用保障地理信息公共資源的安全。

　　在測繪產業向測繪地理信息產業轉變的過程中，測繪的主體、服務的內容、服務的對象都發生了較大變化，非測繪企業及個人越來越多的介入地理信息采集、傳輸和應用，相當一部分測繪資源由專業轉向大眾，成為了社會公共資源。地理信息公共資源無論在任何時候，都與經濟發展、社會穩定、大眾生活息息相關，地理信息安全重要性日益重要，對我國加強地理信息安全監管提出了新挑戰。例如2010年GPS升級導致中國某移動通信運營商信號癱瘓的事件給我們敲響了警鐘，這種影響如果出現在涉及國家安全、經濟安全的事件中，后果更不堪設想。

　　北斗衛星導航定位系統作為國家重大空間和信息化基礎設施，該系統是完全擁有自主知識產權，采用安全可靠的高強度加密設計，提供北斗時和中國2000大地坐標的時空基準。因此從公共安全的角度，地理信息公共資源尤其是涉及國防、電力、政府等關鍵部門的資源，應該優先考慮北斗系統。

　　結語：綜上所述，北斗產業與測繪地理信息產業的發展與應用相輔相成，互相促進。然而我們也應當認識到，當前北斗產業與地理信息產業都面臨著各級認識不足，缺乏國家政策和產業長期規劃的支持，應用投入力度不夠，產業規模尚小等問題。因此，北斗產業和地理信息產業發展的機遇與挑戰并存，從業者都應該堅持邊發展邊應用，以發展帶應用，以應用促發展的原則，努力從技術、市場、產業等方面去思考和踐行。

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