卫星在水利信息化中应用[论文] .pdfVIP

卫星在水利信息化中的应用

【摘要】对于水利行业,卫星最主要的应用是卫星通信。作为最

有效的应急通信手段,卫星通信具备地面通信设施所不具备的优良

防灾特性,是常规微波系统和光纤通信系统的有效补充。随着其技

术的不断发展,通信卫星的功能不断扩大,使用的频段和领域不断

拓宽,通信容量不断增大,通信质量迅速提高,而使用成本则不断下

降。如今,不仅仅通信功能应用越来越普遍,卫星作为导航定位、水

利遥感等应用的有效载体,在水利工程定位、工程建设、洪涝灾情

监测和评估等方面也发挥着越来越重要的作用。

【关键词】卫星定位遥感监测

1卫星通信

目前,卫星通信主要有卫星固定通信、卫星移动通信、卫星广播

等几种方式。在水利行业应用最为广泛的是卫星固定通信,而其中

的宽带通信业务应用将越来越普遍。

为增强防汛减灾能力,提高防汛指挥调度信息化水平,2008年水

利部开始建设新一代水利卫星通信系统,系统已于2010年下半年投

入运行。水利卫星转发器采取一次性购置15年使用权的方式,采用

ku+c的方案;卫星主站采用目前主流的dvb-s2技术体制,支持星型/

网状混合组网的方式。业务以数据、视频和语音为主,广播业务为

辅。

(1)卫星资源。新一代水利卫星通信平台拥有27.2mhz卫星资源,

其中,ku波段有22.2mhz,采用亚洲5号卫星;c波段有5mhz,采用亚

太6号卫星。

(2)卫星主站平台。水利部新一代宽带卫星通信主站平台采用美

国idirect公司的产品,该系统代表了目前ip宽带多媒体vsat卫

星通信系统发展的必威体育精装版成就和最高水平。idirect系统基于标准ip

协议平台,实现了ip技术与卫星通信技术的深层融合。

(3)语音数据通信小站。语音与数据小站采用星形网的连接方式。

按此配置组网,即可实现水位、雨量、流量等各类水雨情数据传输,

又可满足语音通信和高速数据通信(如internet接入)等业务需求。

(4)综合业务小站。综合业务小站与语音数据小站的区别是增加

了视频监控功能,其他功能与结构基本一致,考虑到综合业务小站

有视频传输业务或未来有视频传输业务,通过链路计算,在1.2米天

线的基础下,功放需增大至4w。

为了保证传输较好图像品质,根据图像的分辨率,卫星网络提供

通道传输速率384-1024kbps。

(5)应急便携站。应急便携型卫星小站用于流域范围内应急抢险

机动通信,一旦流域内出现险情,可以随时调用到受灾现场通过一

跳的卫星通信与后方指挥中心的语音、数据和视频实时通信,用于

抢险救灾指挥调度。

新一代水利卫星通信网建成后,有效解决了各流域水文报汛、应

急抢险机动通信、工程视频监视、互联网接入等综合业务的需求,

提高了流域防汛减灾、水资源管理和水利工程管理等工作的现代化

水平,扭转了部分地区通信条件落后的状况,增强了重点防洪区域

的通信保障,对于整个水利防汛通信专网通信保证能力的提升具有

重要意义。

2卫星定位

卫星导航定位技术的发展始于六十年代。卫星定位的工作原理实

际上就是利用三个以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点(接

收机)的位置。目前已开始运行的卫星导航系统主要包括全球定位

系统(gps)、格洛纳斯(glonass)、北斗卫星导航系统等。目前,卫

星导航定位在水利行业的应用主要有如下几点:

(1)在工程测量中的应用。卫星定位技术可用于进行水下地形测

量。近几年兴起的gps-rtk(realtimekinematic)技术可通过实时

差分定位技术在野外实时得到厘米级定位精度。通过该技术并结合

数字测深仪,可进行高效水下地形测量。在长江三峡水利枢纽右岸

三期下游围堰拆除工程中,就曾采用这一技术。

(2)在工程变形监测中的应用。为保证水利工程安全运行,对其进

行变形监测和安全预报是非常必要的。国内相关科研机构做了这方

面的试验,结果证明卫星定位技术用于各种工程变形监测是可行的,

可以满足毫米或亚毫米级的精度要求。如湖北隔河岩水电站大坝外

观变形gps自动化监测系统就是一个成功的典范。

(3)在水利通信与应急方面的应用。采用卫星定位技术可以精确

地定位险情发生的地点,辅助通信技术后能实现现场和指挥中心的

联动。

3卫星遥感

卫星遥感是现代高性能,不受地域限制的空间信息获取手段,在

国民经济,社会发展中起到非常重要的作用。

自80年代以来,我国利用资源卫星