【科普】北斗有啥用？

　　7月31日，习近平总书记向世界郑重宣布：北斗三号全球卫星导航系统正式开通。这意味着，在全球范围内，越来越多的用户能够享受北斗系统所提供的定位、导航和授时等服务。

7月31日，北斗三号全球卫星导航系统正式建成开通

　　从区域到全球，北斗系统作为贴近百姓生活的大国重器，目前已在交通运输、农林渔业、水文监测、通信授时、救灾减灾、公共安全等领域得到广泛应用，并且全世界一半以上的国家都开始使用北斗系统。

我国入网的智能手机中，大部分已支持北斗功能；共享单车定位精度从1米至10米提高到10厘米至1米

　　每天清晨，北京市民赵女士都会在小区楼下解锁共享单车，骑行4公里到单位，这种出行方式已持续一年。今年3月底开始，她感觉用车体验有点不一样。

北斗系统助力解决共享单车定位漂移问题

　　“以前找车，明明手机APP上显示围墙外有辆空车，等我跑过去，发现那辆车其实在围墙里。上班着急，只好索性不骑了。现在指哪儿，哪儿就有车。”赵女士感受的变化，来自“北斗高精度定位+单车”的技术更新——在该单车的智能锁内都安装了北斗定位装置。从3月底起，赵女士日常使用的共享单车平台陆续分批次通过智能锁固件升级使单车接入北斗系统，定位精度从1米至10米提高到10厘米至1米。
　　“单车上的智能锁能够接收北斗卫星信号，大数据中心每天会从路面单车收到数亿次车辆定位信息。把车辆定位信息与路面上数量众多的电子围栏进行亚米级匹配映射，就能引导用户轻松找到车、规范还好车，解决‘找不到车’‘还不了车’的问题。”该共享单车企业负责人说，这既破解了“定位漂移”的行业痛点，也帮助解决了共享单车无序停放的城市治理难题。　　从行业应用拓展到大众应用，北斗应用遍及生活方方面面。目前，北斗系统高精度定位服务已被电子商务、移动智能终端制造、智能可穿戴设备、位置服务等厂商采用，广泛进入大众消费和民生领域。我国入网的智能手机里面，大部分支持了北斗功能。这反映出，北斗系统来到了更多普通老百姓的身边。　　手机用户对导航定位具体是使用了GPS还是北斗系统的信号，其实无感。以手机导航为例，用户打开导航软件输入目的地，导航软件向手机“发出”需求，手机中的芯片搜索北斗、美国GPS、俄罗斯格洛纳斯、欧洲伽利略这四大导航系统的卫星信号，并进行优化运算后“返回”给导航软件。也正因如此，有专家指出，相互兼容是全球导航系统的一大特色，一些标榜北斗导航专用或是以北斗命名的导航软件，更多是噱头。
　　以往使用手机打车软件站在一座大楼边打车，容易出现定位不准确甚至把车导航到对面楼的情况，而随着北斗系统高精度定位功能的应用，打车定位将会更准确，也使得在高架桥上开车导航的误差大大降低。

　　这和北斗系统的特点吻合——与其他导航系统都基本分布在单一高度轨道上不同，北斗系统采用3种轨道卫星组成了混合导航星座，用户能同时使用中、高轨道导航卫星服务。这些卫星仰角高、抗遮挡能力强，在多层立交、城市峡谷、树木遮蔽的环境，都能让用户获得连续的导航定位服务。

第一时间感知地质灾害隐患细微变化并发出预警；是海上渔民口中的“千里眼”“顺风耳”

　　“今年在我的家乡湖南石门县，北斗监控系统提前预警，保障了人民群众生命财产安全。”中国卫星导航系统管理办公室主任冉承其介绍说，“在形变监测、提前预警、转移人员方面，北斗系统发挥了很好的科技支撑作用。”

雷家山山体滑坡现场

　　今年6月底的一天，石门县南北镇潘坪村暴雨如注。7月6日14时11分，当地接到北斗卫星高精度地灾监测预警系统发布的第三次橙色预警。3小时后，潘坪村所处的雷家山地质灾害隐患区发生大型山体滑坡，为当地近70年来规模最大，造成省道部分路段损毁，一个小型电站毁坏，5栋房屋垮塌。靠着监测预警系统的“通风报信”，山体滑坡发生前，所有危险区居民均已提前撤离。
　　据介绍，将北斗卫星监测终端分布在地质灾害易发地区的风险隐患点，对隐患点的土壤含水、裂缝等细微变化进行数据采集。再经由北斗地质监测站将数据传入高精度地灾监测预警云平台与数据汇总站，进行智能地质灾害预警评估，从而实现对暴雨引发的滑坡、泥石流等灾害的监测预警。坡体哪怕微小位移，监测系统也能感知并第一时间发出预警。　　山洪灾害是洪涝灾害中导致人员伤亡的主要原因，准确预测预报能为转移赢得时间，因此“预警”成为重中之重。目前，江苏、贵州、广西、四川等多地也建立了基于北斗系统的灾害监测体系，能够24小时对隐患点变化进行自动化实时监测。北斗这种能力，让防灾减灾能够未雨绸缪。
　　北斗系统在抢险救灾中的独特作用，还在于它有一项“独门绝技”，也就是短报文通信功能，这在全球四大卫星导航系统中绝无仅有。短报文通信好比是导航终端的短信功能，目前北斗三号系统的短报文已从以前的120字升级到1000字，所能传递的信息更加丰富。对于原本只能被动接受导航定位信息的用户来说，主动上报自己的精准位置和灾情信息，可以为抢险救援带来重要的信息支撑。在2008年汶川地震救援中，在地面通信瘫痪的情况下，进入灾区的抢险救援队伍正是利用北斗系统的短报文通信功能第一时间发出信息，点亮生命的信号。

　　尤其在通信手段有限的海上，这门“绝技”深受海洋渔业部门和广大渔民的欢迎。

渔船返港避风

　　今年8月初，随着台风“黑格比”步步逼近，福建霞浦县三沙镇柳州湾海上刮起阵阵大风。近百艘渔船在湾内停泊得整整齐齐，500多艘渔船早已全部返港避风或就近避风。
　　“目前在港渔船共有4467艘，转移渔船1290艘，台风影响海域无作业船只。”在福建省渔业减灾中心值班室内，工作人员正通过北斗渔船动态监控管理系统实时监控台风可能经过海域的船只动态，及时通知提醒外海渔船回港避风。电脑屏幕上，密密麻麻地布满了代表渔船的三角符号，点击符号，就跳出该渔船的具体位置、大小、型号、船主姓名及电话等详细信息。

通过北斗渔船动态监控管理系统实时监控船只动态

　　台风侵袭频频的福建，已有1万多艘捕捞渔船安装北斗定位终端（北斗示位仪），实现了船舶自动识别、定位、报警等功能。24小时不间断掌握船只动向，精准定位……渔船的海上状况都在北斗系统“视线”内。
　　就在“黑格比”登陆前夕，福建闽中渔场海域一艘渔船突然间失去动力，情况十分危急。福建省海洋与渔业局接到报警信息后，通过船载北斗示位仪迅速掌握求助渔船的定位及周边渔船信息，第一时间组织周边作业渔船进行救助，船上4人最终成功获救。
　　出海作业能实时监控，遇险可随时报警，在海上能收听天气预报和预警通知……在我国渤海、黄海、东海、南海等海域，北斗智能终端已成为渔船的出海标配，北斗系统成了渔民口中的“千里眼”“顺风耳”。据统计，全国7万余只渔船和执法船安装北斗智能终端，累计救助1万余人。

精准农业成为北斗应用的“忠实用户”；货车接入北斗数据后，实际位置、运行路线、载货量、油耗、里程等数据都一目了然

　　在江苏兴化粮食产业园区，农机手倪新桃坐进联合收割机驾驶室，当按下中控台上一个小盒子的按钮，收割机自动点火，开始行走、作业。倪新桃把手习惯性地搭在方向盘上，但不用任何操作。

装有北斗系统终端的拖拉机在无人驾驶状态下播种

　　当了十几年的农机手，倪新桃觉得这个麦收季最轻松。一趟下来，收割机走到地头，连拐弯、调头这样复杂的操作都不用他上手。三五下的工夫，收割机就调转机头，继续沿直线奔跑在麦田中，人坐在驾驶室里看着就行。“这个小盒子真神奇，干农活省心。而且精确播种，用种量也节省了。”倪新桃连连赞叹。
　　小盒子其实是由南京农业大学领衔研发的“北斗系统支持下的智慧麦作技术”的“智慧大脑”。2019年下半年，南京农业大学智慧农业研究院副院长田永超带着团队，给合作社的每台农机都装上了这个小盒子。
　　“北斗系统满足了农机装备精确作业、农艺处方精准实施的需求。”田永超说，农业科研人员在智慧麦作的技术体系上有不少研究积累，根据区域的气候条件、土壤肥力、品种特性、植物长势等开具不同的农艺处方。以前这些技术、处方的推广，精确播种、精准施肥等操作，还需要技术人员手把手教农机手怎么设定参数。将北斗系统与智慧麦作系统结合起来，只需开发出一套嵌入式系统，自动接收系统指令并获取空间位置信息，再规划好作业路线，直接给农机下达播种、施肥、灌溉、收获等各项作业指令，农机就能自己跑起来。

图为无人机在为棉田喷洒农药

　　在新疆阿克苏市，借助北斗系统，盘旋于棉田上空的植保无人机精准有序地喷洒着农药，省时省力的同时还节约了成本；在广东湛江，北斗无人驾驶插秧机自动作业，不到10天就完成了往常至少需要3个人15到20天才能完成的550亩水田插秧作业……目前，国内北斗农机自动驾驶系统部署超过2万台/套，可节约50％的用工成本；基于北斗系统的农机作业监管平台对10万多台农机进行远程管理与精准作业服务，有效提高产量5%，农机油耗节约10%。北斗“技能”深度融入农业生产，精准农业成了北斗应用的“忠实用户”。

　　交通运输、农林渔业、水文监测、气象测报、通信时统、电力调度、公共安全……北斗系统的行业应用早已如火如荼，产生了显著的经济效益和社会效益。交通运输是北斗应用的典型行业。交通领域作为北斗最早的示范应用行业之一，立下了“汗马功劳”，同时也受益无穷。

　　北斗车载终端，是交通物流领域数字化典型应用。危险品运输车限速每小时80千米，当速度即将达到这个值的时候，北斗终端就会自动发出提醒。连续行驶3个半小时以上，也会提示司机休息。通过北斗系统实现主动管理，大大降低了超速、疲劳驾驶的发生率。

北斗系统让物流变得更智慧

　　北斗系统提供真实、实时、有效的“货物轨迹流”，对于强化货运数据综合应用有不小的帮助。接入北斗数据后，实际位置、运行线路、载货量、油耗、里程等数据都一目了然，有助于实现高效率的“车货匹配”。
　　相比以前使用的导航系统，北斗定位信号的精准度有了明显提升，轨迹绘制更精准，抗干扰性也更好。随着北斗应用向智能化方向发展，未来有望实现自动优化线路、无人驾驶等新功能，让物流变得“智慧”起来。
　　截至2019年底，国内超过650万辆营运车辆、4万辆邮政和快递车辆、36个城市的约8万辆公交车、3200余座内河导航设施、2900余座海上导航设施已应用北斗系统。

“北斗高精度”如同水、电、气一样，源源不断流向各行各业，进入普通人的生活

　　“天上好用，地上用好”，出自北斗卫星导航系统工程原总设计师，现任北斗卫星导航系统高级顾问，中国科学院院士孙家栋的这句话，突出了北斗的实用目的。
　　北斗系统是由国家建造的巨型航天系统，作为北斗能力的集中体现，“北斗高精度”正成为一项面向大众、触手可及、随需而用的公共服务，如同水、电、气一样，正源源不断流向各行各业，进入普通人的生活。
　　为了更好地利用北斗，在太空建设北斗星座的同时，地面上同时建设了一个国家北斗地基增强系统，相当于地面版的“北斗系统”。它的作用，是通过遍布于国内的2000多个北斗地基增强站，接收北斗卫星信号，实时计算卫星定位误差，从而为用户提供更高精度的定位服务。
　　专家介绍说，北斗高精度智能手机可以用于汽车的驾驶定位导航，车道级导航可以用于大货车管理、精细农业、汽车智能驾驶等，更高精度毫米级的应用，可用于建筑变形监测和泥石流滑坡等地质灾害检测。

　　——在北京，利用北斗系统精准定位技术，将埋于地下的管线和影像地图及航拍图叠加在一起，可以非常清晰地展示出城市下方这些燃气管线和地面建筑物之间的关系，辅助燃气管网运营安全的大数据运算；
　　——在上海洋山深水港，基于厘米级定位数据、视觉激光感知系统以及高精度地图，智能驾驶重型卡车能够在15秒内，一次性停在最方便吊装集装箱的位置，误差为±3厘米；
　　——在新冠肺炎疫情防控中，北斗系统也发挥了重要作用。北斗高精度测量装备火线驰援武汉火神山、雷神山医院建设，提高工地放线测量效率；北斗无人机、无人配送车进行疫区医疗物资配送，减少人与人的直接接触；基于北斗的道路货运车辆公共监管与服务平台，向650余万入网重点运输车辆持续推送疫情信息、防疫物资运输信息、道路运输服务信息，保障防疫救援物资一路畅通。

　　随着北斗系统高精度功能和人工智能、大数据、云计算、5G通信等新技术的结合，北斗应用从卫星导航定位延伸到了工业互联网、物联网、车联网等新兴应用领域。北斗已不仅仅是卫星导航系统，更是泛在、融合、智能的综合时空服务体系。

　　技术创新的潮流永远在涌动，北斗系统的服务能力和服务场景仍有很大的提升空间。不断拓展想象力，始终向着梦想进发，北斗会给人们带来更多的惊喜。

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来源：中国北斗卫星导航系统 人民日报 转自：测绘学术资讯

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