“钢铁长龙”又添“科技保镖”——由湖南省测绘科技研究所副总工程师叶飞领衔团队研发的北斗高精度形变监测方法和技术，成功攻克复杂环境下的毫米级位移监测难题，首次在低纬度电离层活跃地区实现稳定毫米级监测，精度较传统方法提升21.5%。相关成果发表于国际工程测量领域顶级期刊《Measurement》，为重大基础设施安全监测注入湖南自然资源科技力量。

  超长距离跨海大桥长期承受强风、海浪、潮汐及密集交通荷载，结构微小形变可能潜藏重大安全风险。实时、精准的形变监测，是保障桥梁安全运营、预警潜在隐患、延长大桥常规使用的寿命的关键技术屏障。

  2022年9月，尚在中国科学院从事博士后研究的叶飞，所在课题组承接了一项紧急攻关任务，依托北斗系统，实现某超长距离跨海大桥毫米级位移监测。目标明确，挑战空前。

  首要难题是基准站数据少、观测网型不佳，难以支撑高精度解算；更棘手的是，大桥位于低纬度地区，电离层扰动强烈，导致北斗信号穿越时产生剧烈波动，极度影响形变监测的精度和稳定能力；此外，开阔海面引发强烈的多路径效应，北斗信号经海面反射后形成干扰，进一步掩盖了微弱的形变信号。

  “尤其是电离层扰动，这是一个世界性难题。”叶飞坦言，电离层延迟建模精度不足，长期制约定位性能提升。在低纬度地区，电子密度不规则扰动引发信号振幅与相位的随机波动，就会产生电离层闪烁，如同“隔着磨砂玻璃看世界”，传统技术难以穿透干扰、精准锁定真实位移。

  项目启动后，管理方持续提供实测数据，叶飞团队则全力投入北斗高精度数据解算与监测报告。攻坚最紧张阶段，实验室灯火通明，盒饭常伴键盘旁，数据流与算法迭代昼夜不息。

  转机出现在一个凌晨。叶飞团队突发灵感，创新提出“电离层闪烁识别算法”，并重构北斗定位模型中的电离层约束机制——相当于为北斗信号加装“智能滤镜”，可自动识别、剥离电离层扰动带来的信号畸变，显著提升数据纯净度。

  为验证技术实效，团队开展了专项实测：构建18.4公里动态监测基线公里静态基线用于精度评估。结果显示，监测数据与位移计值吻合度高达92%，定位精度较传统方法提升超21.5%，成功实现0.5毫米级微变捕捉。

  “就像给大桥做动态心电图，每一次‘心跳’波动都清晰可见。”叶飞形象比喻。这一突破，不仅验证了电离层精化定位模型在复杂环境下的可靠性，更标志着我国在低纬度高精度形变监测领域迈出关键一步。

  最终，团队圆满完成技术攻关，攻克了低纬度电离层活跃地区的监测难题，利用高精度北斗技术实时捕捉毫米级形变，既为大桥安全提供预警，也为北斗高精度定位技术在桥梁、大坝以及地质灾害隐患点等工程中的规模化应用提供了技术范式。

  北斗高精度定位技术迈向规模化应用与产业化发展，仍面临终端成本高、普及难度大等瓶颈。在叶飞看来，缺乏面向大众市场的成熟终端设备，严重制约了北斗系统应用生态的拓展与产业链升级。“说白了，就是要便宜、好用。”为此，他联合中国科学院精密测量科学与技术创新研究院等单位，成功研制出一款多源融合定位终端——一个仅有巴掌大小却颠覆行业的“黑科技盒子”。

  这款终端集成了PPP-RTK北斗精密定位、INS惯性导航系统和UWB超宽带技术三项定位技术，预留多种传感器接口，通过融合处理北斗卫星信号与多传感器数据，实现全场景高精度定位，被誉为“三合一”定位神器。其核心技术优点是智能适应复杂环境——无论开阔地带、半遮挡地区，还是隧道、地下等卫星信号完全遮蔽区域，均能维持稳定、快速的厘米级定位精度，典型收敛时间仅数秒。终端支持网络、广播等多模式通信，可灵活接收各类定位增强数据，为用户更好的提供无缝接入北斗高精度定位服务的能力。这种多技术深层次地融合的设计，不仅大幅度的提高了定位可靠性，更带来了统一、精准且高效的定位体验，也为智能交通、无人驾驶等领域的应用奠定了基础，具备极其重大的理论和实践意义。

  “物理障碍物等阻挡时，卫星信号可能会被遮挡，这时惯性导航就会自动接管。”叶飞比喻，“就像走钢丝的杂技演员，总有平衡杆托底。”这背后，是团队攻克的多源融合技术难关——系统如同“智能开关”，可实时判断环境状态，自动切换传感器组合，保障连续可靠定位。

  该终端可搭载于无人机、无人船等载体上，大范围的应用于自然资源调查监测等领域。以此为基础，叶飞带领团队设计建立了北斗星地一体化PPP-RTK服务平台，以北斗卫星系统为主要支撑，兼容GPS、GLONASS和Galileo系统，可提供多频多系统PPP-RTK实时增强产品，支持互联网、地面广播、卫星广播等多种播发方式，为居民区、山区、高空不同网络条件下地区提供服务，满足多种定位场景下的精度需求，能够为整个湖南省及其周边地区提供精度均匀、无缝统一的星地一体化PPP-RTK快速精密定位服务。

  走进湖南省测绘科技研究所，扑面而来的是蓬勃朝气——研发团队中“80后”占比达70%，叶飞带领的课题组平均岁数不大，却已在北斗高精度定位领域创下多项纪录，近五年累计斩获省部级科技奖励10余项。其中，“北斗时空大数据创新定位导航与位置服务”创新成果获得2024年“数据要素ⅹ”大赛湖南赛区科学技术创新一等奖，“高精度北斗定位赋能低空空域改革”入选第二届北斗规模应用国际峰会十大典型案例，“湖南省北斗时空基准与增强服务体系建设与应用”入选第一届湖南省地理信息融合创新最具技术创新案例。

  2023年2月，叶飞被湖南省自然资源厅人才引进，入职湖南省测绘科技研究所。同年入选湖南省高层次科学技术人才计划，实现厅直系统该类人才“零”的突破；2024年，荣获自然资源部高层次科学技术创新人才工程青年科学技术人才荣誉称号。

  成立了近半个世纪的湖南省测绘科学技术研究所，是一个老牌的科研机构，隶属湖南省自然资源厅，也是全省测绘地理信息行业唯一的综合性科研院所，主要负责湖南省北斗导航定位基准站网建设与维护、北斗高精度卫星导航与位置服务应用推广、测绘地理信息科技研究开发等技术支撑。在这里，叶飞被赋予充分的技术决策权和团队组建自主权，良好的创新生态为其科研突破提供了坚实土壤。

  “科技创新就像跑马拉松，我们刚完成第一个补给站。”叶飞说。在省级重大人才专项和厅青年科学技术人才计划支持下，他持续深耕北斗时空基准与增强服务体系基础理论及其高精度定位应用研究，围绕北斗卫星导航系统高精度定位关键技术开展系列攻关，成功构建湖南地区的电离层模型，为三湘大地地质灾害监测预警、大型工程安全监测等应用提供精准数据支撑。近五年来，他承担的10项研发任务和创新成果，每一项都与北斗息息相关。

  “广大科技工作人员要把论文写在祖国的大地上，把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中。”这句座右铭指引着叶飞投身科研。他紧抓湖南低空空域管理改革机遇，针对通用航空产业对海量级高精度位置服务的迫切需求，开展技术适配与服务体系建设。

  “目前，我们已解决低空3000米以下‘看不见’的通航安全难题，为省内80架通航飞机和100架超轻型航空器提供了厘米级北斗导航定位服务。”叶飞介绍，未来将持续优化升级基准站网布局，深化北斗高精度定位技术攻关，全方面提升北斗高精度定位在低空空域的服务能力，助力湖南省低空经济产业创新发展。

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  自然追梦人 省测绘科技研究所“90后”副总工程师叶飞，领衔团队突破北斗毫米级形变监测难题——为超长距离跨海大桥做“心电图”