空间定位技术在数字化城市管理新模式中的应用..doc

空间定位技术 在数字化城市管理新模式中的应用 □苏爱华胡环宇杨华 （北京数字政通科技有限公司，北京100082） 摘要：本文探讨了空间定位技术的发展现状和趋势，对常用的GPS、移动基站定位、地理编码和部件等定位方法在数字化城市管理新模式中的应用进行了具体阐述，并说明实现这些空间定位的不同数据条件、网络条件和在实际系统中的应用模式。 关键词：空间定位城市管理数字化新模式GPS地理编码  引言 数字化城市管理新模式的一个特点是实现了城市管理对象在管理区域中的有序、精确定位。随着数字化城市管理系统的推广普及，空间定位技术的应用也逐步得到深化和扩展，目前已经有了多种定位方法，包括GPS、移动基站、地图标识、单元网格、地理编码、部件定位等。依据城市的现状与资源差异，所采用的方案也不尽相同，一般均采用多种定位方式相结合。本文着重对数字化城市管理系统中常用的GPS、移动基站、地理编码和部件等定位方法进行详细阐述，同时说明实现这些空间定位的不同数据条件、网络条件和在实际系统中的应用模式。 一、空间定位技术发展现状和趋势 空间定位技术最初面临的挑战是户外追踪。在这方面最有发展前景的两种技术手段当属全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）和基于蜂窝网络的无线定位技术。 当前广泛应用的全球卫星导航系统主要包括美国全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）、欧洲正在兴建的将于2008年投入使用的伽利略（Galileo）民用全球卫星导航系统和俄罗斯的GLONASS系统[1]。用户采用双频/多频接收机可同时接收多星座信号，可靠性和定位精度都有显著提高，可以满足对精度要求较高用户的需求。 在基于蜂窝网络的无线定位技术中，位置解算功能由蜂窝网络实现。通常使用的定位技术有起源蜂窝小区（CellofOrigin，COO，又称Cell-ID技术）、信号场强、到达角度(AOA)、到达时间(TOA)、到达时间差分 (TDOA)、增强观测时间差分(E－TDOA)等[2]。其中，Cell-ID技术是一种最简单的定位技术，无需对移动终端 和网络进行修改，就可以向当前的注册用户提供自动定位服务。该技术是根据移动终端所处的蜂窝小区ID号来确定用户位置，因此它的定位精度取决于蜂窝小区的半径。与其他技术相比，其精度是最低的,当需要精度较高的紧急定位服务时，CELL-ID就无法满足要求了。 目前，GPS所能达到的精度范围在5～20米。但是，在高楼林立的城市低谷地带，GPS的定位精度不是很好。无线运营商利用一种名为辅助GPS（AssistedGPS，A-GPS）的技术来克服GPS的上述缺陷。这种技术融合了GPS高精度定位与蜂窝网络高密集覆盖的特性，既提高了在城市范围内基于蜂窝网络定位的精度，也扩大了GPS应用的覆盖范围，使GPS在无法提供精确定位的区域内能够进行工作。加利福尼亚州的一家新兴企业Rosum则采用电视信号增强GPS系统，该系统利用增强的广播电视信号，而不是蜂窝网络信号来进行定位。同蜂窝网络信号相比，广播信号更具优越性，因为它们已经覆盖了更广的地理区域，而且更容易穿透建筑物[3]。 比户外追踪更难以实现的是室内跟踪。由于天花板、墙壁或其他障碍物的阻挡，全球卫星导航系统的定位精度会大大降低，而基于蜂窝网络的无线定位技术就更为逊色了。当前流行的无线网络技术802.11（或者称作Wi-Fi）可能是迄今最好的解决方案。众多无线服务商已开始在旅馆、咖啡厅和其他商用建筑物内部安装Wi-Fi收发器，使移动用户能够获得高速因特网服务。这些基础设施也能够用于室内定位。芬兰的Ekahau公司开发了能够利用Wi-Fi进行室内定位的软件，Wi-Fi绘图的位置精确度大约在1～20米的范围内，比蜂窝网络三角测量定位方法更精确。另外，由于建筑物内部各个楼层上的信号强度不同，因此Ekahau的技术还可以用于解决垂向定位的问题[3]。 Wi-Fi收发器只能覆盖半径90米以内的地理区域，也很容易受到其他信号的干扰，从而影响其精度，并不十分可靠。另一种处于发展初级阶段的无线网络技术——超宽带（UWB）有可能弥补这一不足[4]。UWB具有传输速率高、耗电少等特点，而且能够提供超精确定位。与Wi-Fi和GPS一样，UWB也能够配置到移动终端上。 在理想的世界中，随着使用者从室外步入室内，移动终端将能够选择最佳定位技术（如从依赖GPS定位自动转向Wi-Fi定位），从而可以不间断地帮助使用者得到必威体育精装版的位置信息。 移动终端的高度便携性和快捷的通讯能力、用户的飞速增长、各种定位技术的发展共同孕育出了新的服务类型：“基于位置的服务”（Location-BasedService，LBS），即通过移动终端和