北斗系统在矿业开发中大有可为

　　——访中国兵器工业计算机应用技术研究所高级工程师李胜昌

　　◎  本报记者 张继勇

　　随着北斗系统建设和服务能力的不断强大，除了在交通运输方面有大量应用之外，相关产品也已广泛应用于自然资源领域，如地质调查、矿业开发、水文监测、测绘地理信息等行业，并逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面，为全球经济和社会发展注入新的活力。

　　记者近日采访了中国兵器工业计算机应用技术研究所高级工程师李胜昌，请他介绍我国北斗系统在地质调查以及矿业开发等领域的应用。

　　引领世界正当时

　　记者：如今我国北斗系统已经发展到了第三代，与第二代相比有哪些优势？

　　李胜昌：首先，北斗三号系统功能更强大，可提供多种服务，满足用户多样化需求。其中，向全球用户提供定位导航授时、国际搜救、全球短报文通信等3种全球服务；向亚太地区提供区域短报文通信、星基增强、精密单点定位、地基增强等4种区域服务。

　　其次，北斗三号系统服务性能得到极大提升。定位导航授时服务全球范围水平定位精度优于9米、垂直定位精度优于10米，亚太地区水平定位精度优于5米、垂直定位精度优于5米，测速精度优于0.2米/秒、授时精度优于20纳秒。区域短报文通信服务最大单次报文长度14000比特（1000个汉字），具备文字、图片、语音等传输能力。

　　另外，北斗三号卫星星座首次配备了相控阵星间链路(在卫星之间搭建的通信测量链路)，解决了境外监测卫星的难题，成为一大特色。这样能实现对运行在境外的卫星进行监测、注入功能，并可实现卫星之间的双向精密测距和通信，从而进行多星测量，自主计算并修正卫星的轨道位置和时钟系统，大大减少对地面站的依赖，提高整个系统的定位和服务精度。

　　北斗系统工作基站与效果图

　　精准导航服务矿业开发

　　记者：请问北斗三号系统在矿业行业都有哪些应用？

　　李胜昌：采矿是一个庞大的由多产业、多工种支撑的行业，涉及了矿山测绘、矿山设备、车辆运输等基础产业。在我国积极打造智能化矿山的基础上，北斗系统在矿业开发中大有用武之地。

　　北斗系统的应用已有近30年。多年的实践证明，如今的北斗系统各项功能和高可靠性可以应用到矿山安全、车辆人员定位、应急救援等方面。

　　在矿山通信管理方面，北斗短报文成为矿山融合通信闭环的重要环节。据我们了解，一般矿区采用宽窄带自组网、区域Wi-Fi、4/5G通信等多种方式满足矿山不同场景的通信需要。但是北斗三号短报文通信作为7×24小时全天候的最后一道通信防线，可以在矿区通信能力中断的情况下（如地质灾害等），维持对外联络，保持生命通道的畅通。

　　随着信息化和数据化在矿山的不断应用，矿山测绘数字化成了一种新兴产业。现如今，无论是金属或者非金属矿山，在建设和采矿过程中，需要建立矿区地面控制网、矿区地形图的测绘、矿山施工测量、地表移动沉降观测和矿体几何图绘制等。北斗系统在矿山三维测绘中，配合移动地面站可以实现精准无人机导航，采用激光点云或者无人机倾斜摄影的方式，同时配以必要的全站仪补盲打点，可以快速、全面、准确地绘制区域地图，作业精度可以到达厘米级别。

　　在车辆无人驾驶方面，矿山基于北斗测绘形成的矿山数字地图，结合车辆本身的惯导、主动感知等技术，可以为数字矿山中的无人驾驶提供精准位置服务。

　　为地质调查保驾护航

　　记者：众所周知，地质调查可以为经济和社会发展提供基础生产资料保障。北斗三号系统在服务地质调查方面有哪些应用？

　　李胜昌：随着山水林田湖草是生命共同体的理念不断深入人心，现如今地质调查工作不仅涉及矿产资源调查，更是对整个自然资源系统的全域调查。我们了解到，地质调查工作是一个非常辛苦的工作。地质调查工作者需要跋山涉水，深入渺无人烟的崇山峻岭之间开展相关工作，有着一定的危险性，对于地质调查工作者的身心是一个考验。

　　北斗系统有着全天候、全地形的优良特性。通过携带人员示位标，或者在移动车辆上搭载北斗定位装置，可以实现人员和车辆位置的实时监控，在突发情况下可以引导搜救人员准确定位事发地点。另外，通过可穿戴设备可掌握人员心率、血压等生命体征，实现作业人员体征的实时监测。

　　通过让地质调查人员携带定位设备，指挥中心可以通过划定地区电子围栏，引导地质作业人员规避山洪、泥石流等地质灾害隐患区域，并向作业人员及时播报最新天气预测情况及突发情况预警，能有效避免作业人员进入隐患区域。

　　在应急通信方面，北斗三号的短报文通信功能目前已经全面普及到C端，具备在一定区域内应急通信的能力。地质工作人员携带北斗三号应急定位终端，可以在遇到突发事件时，通过北斗系统特有的短报文功能，向呼叫中心求救。

　　尤其是在野外、恶劣天气情况下，地质灾害频发。北斗导航系统具备记录地质灾害隐患点数据变化功能，如泥石流、塌方等地质灾害频繁区域，可以监测到边坡位移情况，精度可以达到毫米级别，起到了良好的预警效果。

　　另外，在地质调查工作人员无法到达的区域，北斗系统具备对地观测能力，通过基于北斗短报文通信的墒情监测系统，可以实时观测到区域内地形地貌特征和植被的覆盖情况，对偏远监管区域实现土壤墒情、植被情况的动态监测。北斗三号监测器还可以对珍稀动物的行动轨迹，体征状况进行监测，从而为珍稀动物种群监测、习性研究等提供参考数据。

　　记者：下一步如何更好地利用北斗系统为地质调查和矿业企业服务？

　　李胜昌：新时代，新征程。中国式现代化需要矿产资源作为重要支撑，而地质调查工作又是矿产资源开发的先行者。北斗系统针对地质矿产工作特点推出一系列适合应用于地矿行业的终端设备，提供应急通信、数据采集、安全监测等功能，建立覆盖全行业的作业监管平台和时空底座，为地调行业提供通信、导航等基础服务。

　　在矿业开发领域，针对我国现阶段建立智慧矿山的要求，构建基于北斗时空底座的整体解决方案，构建多网融合的通信能力，并在此基础上描绘矿区周期性三维底座地图，从而进一步在无人驾驶、测绘服务、应急通信等方面有所作为，助力矿业企业智能化发展。