澳大利亚定位计划及其对未来的影响

工程6（2020）857主题洞察为澳大利亚的未来尼古拉斯·布朗a，约翰·道森b，瑞安·鲁迪克ca澳大利亚地球科学澳大利亚国家大地测量主任b澳大利亚地球科学澳大利亚定位主任c澳大利亚地球科学澳大利亚公司全球导航卫星系统基础设施和信息学主任1. 介绍2018年，澳大利亚联邦政府承诺2.249亿澳元（1.6亿美元）用于澳大利亚定位计划，为所有澳大利亚人提供10厘米精确可靠的定位，并加速定位技术和应用的采用和发展。这与目前使用消费者定位设备可以实现的5-10米精度相比是一个显著的改进。从地理上讲，澳大利亚能够利用高质量、准确和高效的天基定位星座，包括美国（全球定位系统）、俄罗斯（全球导航卫星系统）、欧盟（伽利略）、中国（北斗）、日本（准天顶卫星系统）和印度（印度区域导航卫星系统）的全球和区域星座。这一资助承诺是对大地测量学不再是一门深奥科学的含蓄承认多亏了大地测量学，我们可以计算出我们在地球上的位置，确定我们周围的东西在哪里，并调整空间数据以做出更好的决策。大地测量学被依赖于无数的社会、环境和经济举措。除了传统的测量、绘图和导航领域之外，大地测量应用对于土木工程、工业自动化、农业（例如，Syifa等人，本期）、建筑、采矿、娱乐、金融交易、智能运输系统、灾难响应和紧急管理（例如，Baek和Jung，本期），环境研究和科学研究。到2023年，基于位置的服务（例如，增强现实和紧急服务）和智能交通服务（公路、铁路、海事和航空）预计将占全球导航卫星系统（GNSS）芯片组销售额的93.5%。此外，到2030年，澳大利亚经济预计将额外增长730亿澳元（520亿美元），这是由于增加了头寸[2]。这种不断增长的非专业用户的用户群期望实时、准确和高完整性的定位服务和应用。不应期望这些用户处理坐标变换、坐标转换、基准面和大地水准面模型的复杂性。政府面临的挑战空间和空间专业人员的任务是开发高质量和强大的基础设施，工具，服务和通信服务，这将使工业，科学家和公众能够利用这项技术并最大限度地发挥其效益。通过实施澳大利亚定位计划，澳大利亚地球科学公司旨在填补其中一些空白，并加快澳大利亚定位技术和应用的采用通过提高定位的可访问性、准确性和这将通过完成下文所述的一系列项目2. 定位澳大利亚澳大利亚定位方案正在努力确保澳大利亚社区广泛获得准确的定位信息。这是通过两个互补项目实现的：一个是地面站基础设施和全球导航卫星系统分析软件的国家网络（见下文），另一个是通过卫星增强系统（SBAS）通过卫星技术直接向澳大利亚人提供校正定位信号的系统。SBAS克服了目前移动和无线电通信的差距，当与我们的国家基础设施网络相结合时，确保可以接收到准确的定位信息。SBAS增强和校正GNSS信号，以提高定位数据的准确性，并使其在澳大利亚及其海洋区域内可用，而无需移动电话或互联网覆盖。于二零二零年二月，澳大利亚及新西兰订立合作伙伴关系，共同提供该计划的SBAS部分。这将是南半球的第一个这样的系统，并将被称为南方定位增强网络。目前的技术通常允许定位精度在5- 10米之内;然而，通过这一方案，在移动电话覆盖的地区，精度将提高到3厘米之内，在其他地方，精度将提高到10厘米之内。这将在澳大利亚及其海域提供准确、可靠和即时的定位（图1）。这些项目将提供https://doi.org/10.1016/j.eng.2020.07.0122095-8099/©2020 THE COMEORS.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志主页：www.elsevier.com/locate/eng北纬858号 Brown et 其他/工程6 （2020）857Fig. 1. 用户将能够从地面和卫星平台接收准确可靠的定位信息。资料来源：澳大利亚地球科学。更可靠的定位信息，使农业、运输、应急管理、采矿、工程和物流等一系列行业的创新和效率得以提高。3. 全球导航卫星系统基础设施为了确保澳大利亚地球科学公司能够在整个大陆提供高质量的定位校正，6400万澳元（4600万美元）专门用于升级和扩大澳大利亚一个由约200个政府运营的多GNSS地面站组成的网络澳大利亚地球科学公司还将建立一个全球导航卫星系统数据中心，以监测全球导航卫星系统网络，并将数据和服务存档和分发给来自各种不同部门的用户，包括系统集成商和创新者。网络升级将于2022年6月完成。4. 开发开源实时定位软件和产品为了鼓励采用和创新澳大利亚定位公司这一能力将包括以下组成部分：(1) 一种网络平台，可接受载波、编码和测距观测数据，以计算高精度轨道、时钟、卫星相位偏差和大气模型以及台站坐标。(2) 一种用户平台，除了载波和编码观测数据外，还接受高精度轨道、时钟、卫星相位偏差和大气模型，以使单接收器用户能够计算高精度位置。(3) 组合平台接受参数估计值及其方差-协年的解决方案，估计站速度，并进行时间序列分析。该软件的第一个版本于2018年6月交付。Geoscience Australia将继续进行后续软件开发，并预计于二零二二年六月前拥有一套能够处理卫星数据并提供高精度实时定位数据的开源软件。5. 澳大利亚地理空间参考系统澳大利亚地理空间参考系统是一个集合术语，用于描述准确可靠的四维（4D）定位所需的基准、参考框架、模型、基础设施和标准（图1）。 2）的情况。要最大限度地发挥新出现的精确定位技术的惠益，就需要有比数据更准确的基准或参照基准，与全球导航卫星系统的参照基准密切对齐，而且在某些情况下还要依赖时间。为了满足这些需求，澳大利亚联邦、州和地区政府的大地测量科学家在过去十年中对澳大利亚地理空间参考系统的一些要素进行了升级，包括对静态基准进行升级（从1994年澳大利亚地心基准（GDA 94）升级为2020年澳大利亚地心基准（GDA 2020））。澳大利亚还引入了一个与时间相关的参考框架-澳大利亚陆地参考框架2014（ATRF 2014）-这是2014年国际陆地参考框架的加密版本[3]。用户能够使用板块运动模型在静态GDA 2020和时间依赖性ATRF 2014之间传播，类似于Cheng等人描述的方法（本期）。澳大利亚地理空间参考系统的其他升级包括一个新的高度参考面--澳大利亚垂直工作面--以及制定标准以提高大地测量数据的获取和效率（例如，GeodesyML）[4]。关于升级的更多信息，请参阅政府间测绘委员会网站[5]。用户期望和技术改进继续降低定位数据的不确定性这反过来又突出了不断提高我们数据和基准的准确性和完整性的要求。这是大地测量界的一个新时代;比以往任何时候都有更多的人依赖我们所做的工作，但同样有许多人不理解它。这并不是说他们N. Brown等/ Engineering 6（2020）857-859859图二.澳大利亚地理空间参考系统是用于描述准确可靠的4D定位所需的基准、参考框架、模型、基础设施和标准的集合术语。资料来源：澳大利亚地球科学应该理解它;事实上，它们应该由空间专业人士从中抽象出来。作为这些空间专业人士，我们的角色是改进技术，了解用户需求，满足用户期望。引用[1] 全球导航卫星系统市场报告第4期 [互联网]。欧洲GNSS机构;[引用2020年7月1日 ] 。 可 查 阅 ： https://www.gsa.europa.eu/system/files/reports/GNSS-Market-Report-2015-issue4_0.pdf。[2] 高分辨率定位服务的经济效益[因特网]。CRCSI; c2020 [2020年7月1日引用]。可查阅：https://www.crcsi.com.au/assets/Resources/ffa927a7-55d1-400a-b7d6-9234f4fe4ad2.pdf。[3] 澳大利亚地球参考框架技术实施计划[互联网].堪培拉：政府间测绘委员会; [引自2020年7月1日]。可从https://www.icsm.gov.au/sites/default/files/2020-02/ATRF%20Technical%20Implementation%20Plan%20v2.3_1.pdf获取。[4] geodesyml.org [Internet]. Symonston：GeodesyML; c2020 [cited 2020 Jul 1].可查阅：www.geodesyml.org。[5] 澳大利亚地理空间参考系统（Australian Geospatial Reference System）堪培拉 ： ICSM;c2020[ 引 用 于 2020 年 7 月 1 日 ] 。 可 查 阅 ：https://www.icsm.gov.au/australian-geospatial-reference-system。