不同林地条件对北斗/GPS双星座联合定位影响机理及误差消减研究

The utilization of global satellite navigation system in forest accuracy monitoring and management is very popular in forestry survey. However, as for the influence of different forest conditions, such as species and terrain etc., and the lack of methods of reducing error, its popularization and application in forestry are restricted. With the development of global network of China's Beidou satellite navigation system and the perfection of forestry basic information, it provides an important technology and data source to solve this problem and carrying out relevant researches.Based on Bei Dou navigation system/ GPS double-satellite joint location technology, this project takes the single result of GPS as a reference, divides various forest conditions into different factors, for example, forest type, tree height, canopy openness,terrain and landforms, and carries out the research of its influence on PDOP geometric distribution of satellites, satellite visibility, signal to noise ratio（SNR）, effective epochs and the best observation period. Meanwhile, by solving three-dimensional coordinates of the observation point as well as making accuracy assessment, it builds a positioning error model under different forest conditions and finally, under the condition of non-destructive forests, the error reduction strategies was proposed in terms of integrated algorithm of observation values and observation mode selection. Its results will provide a theoretical basis and technical support for the application of Bei Dou satellite navigation in forestry research and make contributions to the promotion of forestry industrialization and the precision of forestry survey.

利用全球卫星导航系统进行林业精准监测与管理是林业调查研究的热点。然而因树种/地形等不同林地条件对其定位精度的影响以及缺少相关误差消减方法，制约了其在林业中的推广应用。随着我国北斗卫星导航系统全球组网和林业基础信息的完善，为研究和解决这一难题提供了重要的技术方法和数据来源。本项目以北斗/GPS双星座联合定位为主要技术方法，以单一GPS定位结果为参照，以森林植被类型、树高、林冠开阔度、地形地貌为不同林地条件划分依据，研究其对卫星定位空间位置精度因子、卫星可见性、信噪比、有效历元数、最佳观测时段的影响，通过双星座联合观测值三维坐标解算算法研建得到观测点三维坐标并进行精度评定，构建不同林地条件下卫星定位误差模型，最终从观测值组合算法、观测模式选择等方面提出误差消减对策。项目结果将为我国北斗卫星导航在林业中的应用研究提供理论依据和技术支持，为进一步推动林业北斗产业化、林业调查精准化做出贡献。

利用全球卫星导航系统进行林业精准监测与管理是林业调查研究的热点。然而因树种/地形等不同林地条件对其定位精度的影响以及缺少相关误差消减方法，制约了其在林业中的推广应用。随着我国北斗卫星导航系统全球组网和林业基础信息的完善，为研究和解决这一难题提供了重要的技术方法和数据来源。本项目针对森林复杂环境，通过对北斗卫星导航系统、GPS卫星定位系统之间互操作性转换、系统定权设定、误差源处理，在顾及卫星高度角、卫星到接收机的距离和系统类型等因素的条件下建立2种组合定位模型。经过验证可得，在森林高郁闭度遮挡条件下，BDS/GPS组合定位卫星可见数远高于仅使用单一GPS的卫星可见数，组合定位PDOP值优于单一GPS定位，在信噪比方面，BDS/GPS组合定位卫星信号信噪比较高也更为稳定，BDS/GPS组合单点定位的精度要明显优于单一GPS定位，在X、Y、Z三个方向外符合精度保持在3m左右，而单一GPS定位精度则为5m~10m，可用性与可靠性都得到进一步的提升；通过在不同植被环境下研究表明，针叶林定位精度要略低于阔叶林的定位精度，原因很可能在于由于针叶林干型通直，林木分布均匀，进一步加大了多路径效应带来的误差影响；同郁闭度相比，林冠开阔度可以更为准确的反映天顶上方与侧方的林冠遮蔽情况，进而更好的表征卫星可见性以及卫星和测站之间所构成的几何图形，同时开阔度与卫星可见数及信噪比存在显著正相关特性；最后，结合北斗特有的三频载波信号优势，研建了适合林地应用的三频相位观测值组合算法，该结果可减小电离层误差的影响，显著提高林下定位精度。项目结果将为我国北斗卫星导航在林业中的应用研究提供理论依据和技术支持，为进一步推动林业北斗产业化、林业调查精准化做出贡献。