科普：什么是定位

通過(guò)觀測(cè)確定目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)或位置叫定位。現(xiàn)在人們要參加聚會(huì)活動(dòng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)利用智能手機(jī)的定位軟件發(fā)送或者共享地理位置。測(cè)繪技術(shù)將地理位置用經(jīng)緯度表示出來(lái)，并通過(guò)制作地圖將地球上點(diǎn)的空間位置和相互聯(lián)系依據(jù)數(shù)學(xué)法則中的唯一性表示出來(lái)。有了地圖后，人們就比較方便找到自己所在的位置和要去的地方。

古代的測(cè)繪技術(shù)

在古代要想精確制作地圖不是那么容易，因?yàn)檫@必須依賴于測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，依賴于對(duì)地球大小和形狀的認(rèn)知。早在公元前３世紀(jì)，希臘科學(xué)家就用天文測(cè)量方法測(cè)量地球的形狀和大小。唐代僧人一行（張遂），組織領(lǐng)導(dǎo)了我國(guó)古代第一次天文大地測(cè)量工作，這次測(cè)量北達(dá)現(xiàn)今蒙古的烏蘭巴托，南至今湖南省的常德，他們?cè)谶@些地方分別測(cè)量了冬至、夏至?xí)r期日影長(zhǎng)及北極星高度，同時(shí)還把測(cè)量成果繪制成圖，在世界上首次測(cè)得子午線的長(zhǎng)度。

測(cè)量是一種手段，其最終結(jié)果是利用數(shù)據(jù)描繪各種圖，以圖來(lái)確定事物的相對(duì)位置關(guān)系，如墓葬圖、古城遺址圖、遺址圖集、古今地貌圖等。目前，發(fā)現(xiàn)最早的圖是１９７８年在河北平山縣三汲鄉(xiāng)中山王輿墓中出土的《兆域圖》?！墩子驁D》就是墓葬平面圖，它刻在一塊長(zhǎng)９４厘米、寬４８厘米、厚約１厘米的長(zhǎng)方形銅板上?？级ù四怪魅寺裨釙r(shí)間為公元前３１０年。據(jù)計(jì)算，《兆域圖》的尺寸與實(shí)物的大小比例為１∶５００。１９８６年，甘肅省天水市放馬灘１號(hào)秦墓中出土了繪在松木板上的地圖。據(jù)分析這些地圖埋葬的年代為秦始皇８年。這批圖包括政區(qū)圖、地形圖及經(jīng)濟(jì)圖三類。政區(qū)圖描繪的是戰(zhàn)國(guó)晚期秦國(guó)的邽縣所轄地區(qū)；地形圖和經(jīng)濟(jì)圖十分清楚地描制出了邽縣四周的山脈河流和各地的經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，與今天天水北道區(qū)周圍的地理環(huán)境十分相似。這些圖的比例是１∶３０萬(wàn)。說(shuō)明我國(guó)遠(yuǎn)在２０００余年前，無(wú)論是測(cè)繪技術(shù)還是制圖手段，均居于當(dāng)時(shí)世界前列。１９７３年，在湖南長(zhǎng)沙馬王堆三號(hào)漢墓的發(fā)掘中，出土了兩件轟動(dòng)世界的地圖，一件是《地形圖》，另一件是《駐軍圖》，這兩件地圖都繪制在錦上，不僅標(biāo)注了地物特征點(diǎn)的位置，更表現(xiàn)了地理屬性和相互關(guān)系。

定位與導(dǎo)航的區(qū)別及關(guān)系

定位與導(dǎo)航的區(qū)別在于：導(dǎo)航是對(duì)運(yùn)動(dòng)物體而言，觀測(cè)時(shí)間短，要求實(shí)時(shí)處理；而定位要求精度較高，觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，大多是事后處理。導(dǎo)航和定位都需要確定一個(gè)參考物，建立與它的相對(duì)位置，經(jīng)緯度實(shí)質(zhì)上就是地球上任意一點(diǎn)相對(duì)于地球坐標(biāo)系的相對(duì)位置，地球坐標(biāo)系原點(diǎn)的定位和坐標(biāo)軸指向的定向一直是大地測(cè)量研究的內(nèi)容。歷史上，雖然人們對(duì)三維位置有著一定的理解，但是局限于測(cè)量手段，人們還是把水平位置和高程分開(kāi)測(cè)量和表達(dá)。２０世紀(jì)５０年代，有了衛(wèi)星導(dǎo)航定位以后，人們才對(duì)三維位置的獲取理解和研究更為深入和準(zhǔn)確。衛(wèi)星導(dǎo)航由于具有全球覆蓋、精度高、可靠性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，解決了茫茫大海無(wú)法定位的問(wèn)題，因此，這種技術(shù)被各個(gè)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展和使用，從而產(chǎn)生出各種定位技術(shù)，解決了各種用戶不同用途的定位。

導(dǎo)航定位方法的分類

以衛(wèi)星導(dǎo)航為例，導(dǎo)航定位方法可依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，作如下劃分：

（１）按觀測(cè)量分類：偽距定位和載波相位定位。

偽距定位是在用全球定位系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，用衛(wèi)星發(fā)播的偽隨機(jī)碼與接收機(jī)復(fù)制碼的相關(guān)技術(shù)。測(cè)定測(cè)站到衛(wèi)星之間的含有時(shí)鐘誤差和大地折射延遲的距離稱為偽距，當(dāng)同時(shí)獲得三顆衛(wèi)星的偽距時(shí)，便可以得到測(cè)站的三維位置。

衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提供兩種測(cè)距碼實(shí)現(xiàn)測(cè)距，即民用碼和軍用碼。采用民用碼偽距觀測(cè)值定位精度在１０米左右，采用軍用碼偽距觀測(cè)值定位精度在３米左右，但是軍用碼定位需要授權(quán)使用軍用接收機(jī)才可以定位。偽距定位的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，對(duì)定位條件的要求低，不存在整周模糊度解算，可以非常容易地實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，其缺點(diǎn)是觀測(cè)值精度低。

載波相位定位是指利用載波相位觀測(cè)值或不同頻率的載波相位觀測(cè)值進(jìn)行線性組合，進(jìn)而解算位置。載波相位定位的優(yōu)點(diǎn)是觀測(cè)值的精度高，可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)甚至事后毫米級(jí)定位；其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)處理過(guò)程復(fù)雜，存在整周模糊度解算的問(wèn)題，實(shí)時(shí)定位較為困難。

（２）按定位模式分類：絕對(duì)定位、相對(duì)定位和差分定位。

絕對(duì)定位又稱為單點(diǎn)定位，是一種采用單臺(tái)接收機(jī)定位的方式，它所確定的是接收機(jī)天線的絕對(duì)坐標(biāo)。這種定位模式的特點(diǎn)是作業(yè)方式簡(jiǎn)單，可以單機(jī)作業(yè)。絕對(duì)定位一般用于導(dǎo)航或者精度要求不高的定位任務(wù)中。

相對(duì)定位是采用兩臺(tái)以上的接收機(jī)，同時(shí)對(duì)一組相同的衛(wèi)星觀測(cè)，以確定接收機(jī)天線間的相互位置關(guān)系（坐標(biāo)差），當(dāng)已知一個(gè)接收機(jī)坐標(biāo)時(shí)，其他接收機(jī)的坐標(biāo)也就確定。這種定位模式相對(duì)定位精度很高，通常使用載波相位觀測(cè)值。

差分定位也是相對(duì)定位的一種方式，但確定的不是兩站之間坐標(biāo)差，確定的是基準(zhǔn)站（已知）的誤差，通過(guò)通訊鏈傳遞給流動(dòng)站（未知）后修正，從而提高用戶定位的精度。根據(jù)誤差作用距離而言，使用測(cè)距碼偽距觀測(cè)量的差分定位可分為局域差分和廣域差分，使用載波相位觀測(cè)量的差分定位可分為ＲＴＫ和網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ。

（３）按時(shí)間特性分類：實(shí)時(shí)定位和非實(shí)時(shí)定位。

實(shí)時(shí)定位是根據(jù)接收機(jī)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地解算出接收機(jī)天線所在的位置。

非實(shí)時(shí)定位又稱后處理定位，它是通過(guò)對(duì)接收機(jī)接收到的數(shù)據(jù)處理以后進(jìn)行定位的方法。

（４）按運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分類：動(dòng)態(tài)定位和靜態(tài)定位。

所謂動(dòng)態(tài)定位就是整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中，接收機(jī)的位置或者天線是處于運(yùn)動(dòng)中。在數(shù)據(jù)處理時(shí)，將接收機(jī)天線的位置作為一個(gè)隨時(shí)間改變而變化的量。

所謂靜態(tài)定位就是觀測(cè)時(shí)，接收機(jī)天線在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中的位置保持不變。那么，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，接收機(jī)天線的位置是作為一個(gè)不隨時(shí)間的改變而變化的量。在測(cè)量中，靜態(tài)定位一般應(yīng)用于高精度相對(duì)定位測(cè)量，多臺(tái)接收機(jī)在不同的測(cè)站上進(jìn)行靜止同步觀測(cè)，觀測(cè)時(shí)間可達(dá)幾十分鐘甚至到數(shù)小時(shí)，數(shù)據(jù)處理采用事后處理方式解算出基線解，從而得到未知點(diǎn)的坐標(biāo)。