衛星定位基準站技術發展與智慧生活應用

衛星定位基準站技術發展與智慧生活應用
發表時間 2017/09/08 15:00
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作者 (臺灣大學土木工程學系 韓仁毓教授講授; 臺北市政府地政局 陳光熙紀錄整理)

衛星定位技術發展現況

  全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System,簡稱GNSS)為近一個世紀以來人類科技最偉大的發明之一,該技術可24小時全天候提供全球任一地點精確的定位以及定時服務,近年來衛星定位技術經歷長足發展,加上國際間為各自目的發射眾多定位用途之衛星,是以多衛星系統之發展環境已然成熟,其中包括美國發射之Global Positioning System (GPS)、俄羅斯發射之GLObal NAvigation Satellite System(GLONASS)、歐盟發展之Galileo Satellite Navigation (Galileo)、中國發展之BeiDou Navigation Satellite System(北斗) ,形成全球性覆蓋網絡之多衛星系統,加以各區域範圍各自發展輔助衛星定位系統,例如北美洲區域的WAAS、歐洲區域的EGNOS、印度半島區域的GAGAN、東亞區域的MSAS等,充分提供以衛星訊號定位技術拓展應用之環境。 由於效能強大,因此已廣泛的應用於國防、科學、民生與休閒娛樂等多樣化用途。另一方面,在GNSS觀測過程存在不可避免的各項誤差因素,會影響衛星定位品質,因此必須仰賴繁複的後處理或特殊的觀測步驟加以改進,導致額外的使用者成本。衛星定位基準站技術的發展,則是為了讓GNSS使用者在便利且經濟的條件下,依然能完成高品質的定位解算成果,也因此成為世界各國近年積極發展的技術,臺北市政府地政局亦於2015年開始導入此項創新技術。

臺北市政府衛星定位測量基準站概況

  目前國際間發展較成熟之衛星基準站服務網包括:國際型International GNSS Service(IGS)、歐洲聯盟EUREF Permanent Network(EPN)、美國國家大地測量局CORS、澳洲Geoscience Australia、紐西蘭地質災害綜合服務網LINZ PositioNZ等,其中如鄰近日本地理空間信息局GEONET,為國家級GNSS連續追蹤網,目的在於監測日本之地殼變動與土地測量之參考基準,目前已建立超過1300個連續追蹤站覆蓋日本列島、南韓國家地理信息研究所CORS,提供最新且準確的大地測量、製圖、土地調查與國際活動相關資訊給公眾,其共架設管理59個GNSS連續追蹤站,並與其他部門所架設管理的GNSS連續追蹤站整併為國家型CORS網,測站數共169個。以臺北市政府地政局土地開發總隊建置之衛星基準站為例,計設置於臺北市立關渡醫院、臺北市中山地政事務所、中央研究院地球科學研究所、萬華區行政中心、國立政治大學-綜合院館等5個衛星定位測量基準站,並連接1個外站(內政部陽明山追蹤站),及保留9個接收儀外站連接能力,合計15站完成建構臺北市衛星定位基準網。透過基準站接收儀全天候24小時不間斷接收衛星觀測資料,傳輸至控制中心計算處理以網際網路發送訊息,提供使用者所需之測量定位資訊,提供高精度之空間資訊做為執行、推動及分析之決策參考。
               圖、臺北市衛星定位基準網

衛星基準站於智慧生活應用

  目前GNSS較低精度之電碼定位技術已大量應用於可攜式定位與導航設備上,藉由即時定位功能獲得車輛或使用人位置,同時結合電子地圖、電腦之數據處理,進而規劃行進路線。隨著個人可攜式導航設備之發展,透過GNSS即時定位特性,可以發展應用於其他用途,例如協助警消人員掌握山難者位置及搜索路線,有效縮短搜救工作時間,提升山區救難成效。另外Google map透過GNSS手機使用者傳送資料判斷路況及行車速度並透過顏色即時顯示在地圖上,民眾即可掌握交通路況資訊,當整合愈多使用者資料,可得到資訊便會愈完整及精確,以利使用者判斷駕駛路線。而基準站所提供之高精度即時定位服務,除可作為各應用測量機關測量成果一致化、單一控制網系目標之重要基礎外,亦可應用於土地資源管理、城市規劃、水利整治、交通管理(如無人駕駛巴士運行)、農業、林業、氣象預報、地形變化及道路坡面滑動重要公共設施安全監測、防震減災等方面之各項公共政策執行、推動及分析決策參考。


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