位置服务的技术构架与应用

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：关于位置服务的技术构架，离不开全球定位系统、遥感技术和地理信息系统。遥感是位置服务的另一项重要技术，是指非接触的远距离探测技术，通过高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等设备搭载的传感器，对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后进行信息处理和分析的综合性技术。因此，位置服务可以说是大数据、物联网和新一代计算的集成体。

关于位置服务的技术构架，离不开全球定位系统、遥感技术和地理信息系统。

全球定位系统是一种以卫星为基础的高精度无线电定位系统，目前有美国的GPS、欧洲的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯和中国的北斗卫星导航系统。

其中，美国的GPS全球卫星定位系统发展最为成熟。GPS是美国从20世纪70年代开始研制，耗资200亿美元，于1994年全面建成，由空间、地面控制和用户设备3个部分组建。

空间部分是由24颗工作卫星组成，它们均匀分布在6个轨道面上，使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位的几何图像；控制部分主要由监测站、主控站、备用主控站、信息注入站构成，主要负责GPS卫星阵的管理控制；用户设备部分主要是GPS接收机，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，获得定位信息和观测量，经数据处理实现定位。卫星定位虽然精度高、覆盖广，但其成本昂贵、功耗大，并不适合于所有用户。

另一种与全球定位系统类似的室外定位技术，就是基站定位。基站定位一般应用于手机用户，通过电信运营商的网络，获取移动终端用户的位置信息。

手机在插入SIM卡以后，会主动搜索周围的基站信息，选取距离最近、信号最强的基站作为通信基站。其余的基站并非无用，当你的位置发生移动时，不同基站的信号强度会发生变化，比如基站A的信号不如基站B时，手机为了防止突然间中断连接，会先和基站B进行通信，协调好通信方式之后就会从A切换到B。这就是为什么同样是待机一天，你在行驶的火车上比在家里耗电更多的原因。

不过，由于基站在定位时信号很容易受到干扰，因此先天决定了基站定位的不准确性，定位精度一旦超过150米，基本就无法进行开车导航。

遥感是位置服务的另一项重要技术，是指非接触的远距离探测技术，通过高塔、气球、飞机、火箭、人造地球卫星、宇宙飞船和航天飞机等设备搭载的传感器，对地球表面的电磁波辐射信息进行探测，然后进行信息处理和分析的综合性技术。

大面积同步观测是遥感技术的特点。由于采用高空鸟瞰的形式，遥感技术可以在不同高度对地球进行大范围探测，获取有价值的数据。比如，遥感用航摄飞机飞行高度为10千米左右，陆地卫星的卫星轨道高度可高达910千米左右。

另外，瞬时性是遥感技术的另一个特点。通过多点位、多谱段、多时段和多高度的遥感影像以及多次增强的遥感信息，提供瞬时或同步性的地面信息，进行动态监测。

比如NOAA气象卫星，它是美国国家海洋和大气管理局第三代实用气象观测卫星，平时由两颗卫星在高空运行。因为一颗卫星每天至少可以对地面同一地区进行两次观测，所以两颗卫星就可以进行四次以上的观测，对同一位置的气候变化可谓了如指掌。

而地理信息系统就是对上述两种技术产生的空间位置数据，进行录入、处理、存储、管理、分析和可视化，解决各个行业规划和人类认知的问题。

比如在林业应用方面，地理信息系统通过对林业信息进行数字化，构建拓扑关系和坐标投影，不但可以输出林业资源信息图，还能按照用户需求编制如土壤图、林相图、植被分布图和立地类型图等不同专题图。内蒙古自治区林业勘察设计院就应用地理信息系统，通过可视化大屏，对自治区存在荒漠化、沙漠化的位置进行了监测。

因此，位置服务可以说是大数据、物联网和新一代计算的集成体。中国工程院院士李德毅表示，想要实现精准定位和智能纠正，需要复杂的计算能力、海量的存储能力和丰富的交互能力，如果只放在终端设备上是不可能实现的。

位置服务的技术构架与应用

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