科普：什么是定位

通過觀測確定目標點的坐標或位置叫定位。現(xiàn)在人們要參加聚會活動時，經(jīng)常會利用智能手機的定位軟件發(fā)送或者共享地理位置。測繪技術將地理位置用經(jīng)緯度表示出來，并通過制作地圖將地球上點的空間位置和相互聯(lián)系依據(jù)數(shù)學法則中的唯一性表示出來。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。

古代的測繪技術

在古代要想精確制作地圖不是那么容易，因為這必須依賴于測量技術的發(fā)展，依賴于對地球大小和形狀的認知。早在公元前３世紀，希臘科學家就用天文測量方法測量地球的形狀和大小。唐代僧人一行（張遂），組織領導了我國古代第一次天文大地測量工作，這次測量北達現(xiàn)今蒙古的烏蘭巴托，南至今湖南省的常德，他們在這些地方分別測量了冬至、夏至時期日影長及北極星高度，同時還把測量成果繪制成圖，在世界上首次測得子午線的長度。

測量是一種手段，其最終結果是利用數(shù)據(jù)描繪各種圖，以圖來確定事物的相對位置關系，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９４厘米、寬４８厘米、厚約１厘米的長方形銅板上?？级ù四怪魅寺裨釙r間為公元前３１０年。據(jù)計算，《兆域圖》的尺寸與實物的大小比例為１∶５００。１９８６年，甘肅省天水市放馬灘１號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)濟圖三類。政區(qū)圖描繪的是戰(zhàn)國晚期秦國的邽縣所轄地區(qū)；地形圖和經(jīng)濟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)濟特點，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。說明我國遠在２０００余年前，無論是測繪技術還是制圖手段，均居于當時世界前列。１９７３年，在湖南長沙馬王堆三號漢墓的發(fā)掘中，出土了兩件轟動世界的地圖，一件是《地形圖》，另一件是《駐軍圖》，這兩件地圖都繪制在錦上，不僅標注了地物特征點的位置，更表現(xiàn)了地理屬性和相互關系。

定位與導航的區(qū)別及關系

定位與導航的區(qū)別在于：導航是對運動物體而言，觀測時間短，要求實時處理；而定位要求精度較高，觀測時間長，大多是事后處理。導航和定位都需要確定一個參考物，建立與它的相對位置，經(jīng)緯度實質上就是地球上任意一點相對于地球坐標系的相對位置，地球坐標系原點的定位和坐標軸指向的定向一直是大地測量研究的內容。歷史上，雖然人們對三維位置有著一定的理解，但是局限于測量手段，人們還是把水平位置和高程分開測量和表達。２０世紀５０年代，有了衛(wèi)星導航定位以后，人們才對三維位置的獲取理解和研究更為深入和準確。衛(wèi)星導航由于具有全球覆蓋、精度高、可靠性強的優(yōu)點，解決了茫茫大海無法定位的問題，因此，這種技術被各個國家競相發(fā)展和使用，從而產(chǎn)生出各種定位技術，解決了各種用戶不同用途的定位。

導航定位方法的分類

以衛(wèi)星導航為例，導航定位方法可依據(jù)不同的分類標準，作如下劃分：

（１）按觀測量分類：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)進行導航定位時，用衛(wèi)星發(fā)播的偽隨機碼與接收機復制碼的相關技術。測定測站到衛(wèi)星之間的含有時鐘誤差和大地折射延遲的距離稱為偽距，當同時獲得三顆衛(wèi)星的偽距時，便可以得到測站的三維位置。

衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供兩種測距碼實現(xiàn)測距，即民用碼和軍用碼。采用民用碼偽距觀測值定位精度在１０米左右，采用軍用碼偽距觀測值定位精度在３米左右，但是軍用碼定位需要授權使用軍用接收機才可以定位。偽距定位的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度解算，可以非常容易地實現(xiàn)實時定位，其缺點是觀測值精度低。

載波相位定位是指利用載波相位觀測值或不同頻率的載波相位觀測值進行線性組合，進而解算位置。載波相位定位的優(yōu)點是觀測值的精度高，可以實現(xiàn)厘米級甚至事后毫米級定位；其缺點是數(shù)據(jù)處理過程復雜，存在整周模糊度解算的問題，實時定位較為困難。

（２）按定位模式分類：絕對定位、相對定位和差分定位。

絕對定位又稱為單點定位，是一種采用單臺接收機定位的方式，它所確定的是接收機天線的絕對坐標。這種定位模式的特點是作業(yè)方式簡單，可以單機作業(yè)。絕對定位一般用于導航或者精度要求不高的定位任務中。

相對定位是采用兩臺以上的接收機，同時對一組相同的衛(wèi)星觀測，以確定接收機天線間的相互位置關系（坐標差），當已知一個接收機坐標時，其他接收機的坐標也就確定。這種定位模式相對定位精度很高，通常使用載波相位觀測值。

差分定位也是相對定位的一種方式，但確定的不是兩站之間坐標差，確定的是基準站（已知）的誤差，通過通訊鏈傳遞給流動站（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，使用測距碼偽距觀測量的差分定位可分為局域差分和廣域差分，使用載波相位觀測量的差分定位可分為ＲＴＫ和網(wǎng)絡ＲＴＫ。

（３）按時間特性分類：實時定位和非實時定位。

實時定位是根據(jù)接收機觀測到的數(shù)據(jù)，實時地解算出接收機天線所在的位置。

非實時定位又稱后處理定位，它是通過對接收機接收到的數(shù)據(jù)處理以后進行定位的方法。

（４）按運動狀態(tài)分類：動態(tài)定位和靜態(tài)定位。

所謂動態(tài)定位就是整個觀測過程中，接收機的位置或者天線是處于運動中。在數(shù)據(jù)處理時，將接收機天線的位置作為一個隨時間改變而變化的量。

所謂靜態(tài)定位就是觀測時，接收機天線在整個觀測過程中的位置保持不變。那么，在數(shù)據(jù)處理時，接收機天線的位置是作為一個不隨時間的改變而變化的量。在測量中，靜態(tài)定位一般應用于高精度相對定位測量，多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，觀測時間可達幾十分鐘甚至到數(shù)小時，數(shù)據(jù)處理采用事后處理方式解算出基線解，從而得到未知點的坐標。