用“北斗”來講述中國(guó)位置

       你是否已經(jīng)熟悉了每當(dāng)開啟手機(jī)地圖時(shí)的那一句“GPS已定位”？

       GPS=導(dǎo)航，在大多數(shù)人的心中，這兩個(gè)名詞已經(jīng)劃上等號(hào)。

       然而事實(shí)并非如此，GPS不等于導(dǎo)航。

       Q：那么，GPS和導(dǎo)航的區(qū)別是什么呢？
 

       GPS（Global Positioning System），是由美國(guó)國(guó)防部研制建立的一種具有全方位、全天候、全時(shí)段、高精度的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是目前全球范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的導(dǎo)航系統(tǒng)。簡(jiǎn)而言之，GPS是衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的一種，但不是唯一的一種。

       由于GPS的諸多優(yōu)點(diǎn)，甚至包括2000中國(guó)大地坐標(biāo)系統(tǒng)（China Geodetic Coordinate System 2000，CGCS2000）的建立和維持，也主要依賴GPS技術(shù)。

       Q：呃……2000中國(guó)大地坐標(biāo)系又是什么呢？

       2000中國(guó)大地坐標(biāo)系統(tǒng)是中國(guó)現(xiàn)行法定坐標(biāo)系統(tǒng)。其坐標(biāo)框架主體由28個(gè)GPS基準(zhǔn)站和2542個(gè)衛(wèi)星大地控制點(diǎn)組成，國(guó)家測(cè)繪部門統(tǒng)一計(jì)算并提供這些框架站點(diǎn)在CGCS2000系統(tǒng)下參考?xì)v元的坐標(biāo)，從而保障國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域?qū)Ω呔瓤臻g坐標(biāo)的應(yīng)用需求。

       也就是說，中國(guó)的每一個(gè)位置，都對(duì)應(yīng)2000中國(guó)大地坐標(biāo)系上的一個(gè)坐標(biāo)，通過坐標(biāo)，確定位置。

       由于GPS隸屬于美國(guó)國(guó)防部，若GPS端口被關(guān)閉，依賴GPS技術(shù)的領(lǐng)域?qū)⒖赡軣o(wú)法發(fā)揮其作用，這是非常不利于保障國(guó)家時(shí)空信息安全的。

       因此，在GPS不斷發(fā)展完善的同時(shí)，世界各國(guó)也在積極發(fā)展屬于自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。如俄羅斯的GLONASS，歐盟的GALILEO等。中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)有一個(gè)響亮的名字“北斗”---中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）。

       Q：中國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)為什么要叫“北斗”呢？

       北斗七星是中國(guó)星象學(xué)的命名，由天樞、天璇、天璣、天權(quán)、玉衡、開陽(yáng)、瑤光七星組成，由于北斗星在不同的季節(jié)和夜晚不同的時(shí)間，出現(xiàn)于天空不同的方位，因此古人就根據(jù)初昏時(shí)斗柄所指的方向來決定季節(jié)。大約也正因?yàn)榇?，中?guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)沿襲了這個(gè)古老而輝煌的名稱—“中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）”

       北斗衛(wèi)星從2000年開始發(fā)射，截至2018年3月30日，我國(guó)已發(fā)射第三十、三十一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星。近年來，為滿足北斗應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化的需求，中國(guó)已快速建立了國(guó)家級(jí)、行業(yè)級(jí)及區(qū)域級(jí)北斗地基增強(qiáng)基準(zhǔn)站網(wǎng)，可將北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位的精度水平提升到cm級(jí)。

       高精度的北斗動(dòng)態(tài)坐標(biāo)框架能夠：

       1.支撐北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)“全國(guó)一張網(wǎng)”的建設(shè)和服務(wù)。

       2.提高北斗系統(tǒng)的生存能力，戰(zhàn)時(shí)不必依賴于第三方提供的基準(zhǔn)。

       3.成為國(guó)家地理信息的基礎(chǔ)框架，可為地球科學(xué)研究、地震監(jiān)測(cè)、氣候監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)等提供統(tǒng)一高精度基準(zhǔn)。

        "長(zhǎng)江學(xué)者獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃"特聘教授，國(guó)家杰出青年，施闖教授在學(xué)術(shù)論文《利用北斗系統(tǒng)建立和維持國(guó)家大地坐標(biāo)參考框架的方法研究》中研究利用已建成的北斗基準(zhǔn)站網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)基于BDS技術(shù)、并與國(guó)際地球參考框架（International Terrestrial Reference Frame，ITRF）一致的國(guó)家大地坐標(biāo)參考框架，為今后國(guó)家級(jí)和全球性北斗坐標(biāo)參考框架（BeiDou Terrestrial Reference Frame，BTRF）的建立和維持提供理論基礎(chǔ)和方法支撐。初步計(jì)算結(jié)果表明，總體來說，目前的北斗系統(tǒng)可滿足建立和維持中國(guó)cm級(jí)大地坐標(biāo)框架的需求。

       也就是說，不久的將來，完全可以使用中國(guó)自主的“北斗”系統(tǒng)來為中國(guó)的大地坐標(biāo)系框架提供支持，從而消除目前依賴GPS的局面。