工程测量中GNSS测量技术探究

工程测量中GNSS测量技术探究

胡江

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重庆创拓勘测设计有限公司

摘要：在实践中， GNSS不仅可以获得准确的地物位置信息，而且可以为观测人员提供磁场、时间、速度等信息。要实现 GNSS探测技术在工程测绘领域的有效利用，就必须按照具体的技术需求，不断完善 GNSS探测技术，提高 GNSS探测质量，并逐渐扩大 GNSS探测的应用领域。随着全球卫星导航系统的发展，全球卫星导航系统在全球范围内的应用也越来越受到关注。

关键词：工程测绘；GNSS测量；技术分析

引言

目前，全球卫星导航系统（GNSS）的定位技术是常规测距技术的重大突破。这种新的测距技术不仅是一种新的测距原理与方法，也是一种新的测距学与其他学科交叉融合的新技术，对促进现代测距科技的发展具有重要意义。

一、全球导航卫星系统定位技术的基本特征

（一） GNSS系统并不要求每个测量点都具有一定的干涉性，只要求在地面上有一定的空域，就可以保证所收到的信息不会受到其他原因的影响。因此， GNSS系统不要求每个测量点都具有一定的相关性。从而使招标费用大幅度下降。另外就是可以按照特定的环境进行布置，这样就能极大地降低埋石的困难程度。

（二）定位精准度高

目前，基于双频段的 GNSS系统，其定位精度一般为5 mm+1 ppm。

（三）观测的次数非常少

利用 GNSS网进行野外观测，例如 E级 GPS网，每个站点观测需要四十多分钟，而如果使用“快静”方法，观测时间将大幅缩短。但如果采用的是动态的方法，那么在几秒钟之内，就可以确定位置。

（四）三维座标的即时传递

传统的地基位置和高程数据是相互独立的， GNSS不但可以进行地基位置，而且可以通过地基数据获取地基的地球高，并通过地基数据的拟合获得地基的基准高。

（五）操作十分简单方便

随着全球导航卫星导航技术的不断完善，全球导航卫星导航技术的发展，以及其本身的自动化能力也在不断提升。而最明显的改变便是，接收装置的体积变得更小，这样不仅可以减轻他们的负担，而且还可以大大提高他们的接收功率。如今 GNSS的接收设备已经变得非常的简单，操作起来也非常的简便，就是调试好天线，测好高度，然后启动。文中还给出了实验结果。并且， GNSS可以在任何时间、任何地点进行观测，通常来说，外界的气候和环境并不会对 GNSS造成多大的影响。

二、操作原则

GNSS数据反映的是其他气象站点（或流动站点）与基准站点在空间上的定位联系。虽然 GNSS使用的是WGS-84，但是，在实践中，一般使用的是国家或地域（下文称为地域）的定位系统。在坐标系中，坐标系之间存在着一定的差别，因此必须对坐标系进行变换才能得到对应坐标系的坐标。在进行测量时，参考站的一系列数据均为已知的数据，参考站与各流动站同时对同组卫星进行了观测，观测结束后，参考站将所观测的信息与已知的数据，通过无线电波向各流动站发送。在收到参考站的数据后，各流动站迅速进行基线解算、平差、坐标系转换，并给出所测点的测区坐标。

三、全球导航卫星系统测绘技术在工程测绘中的运用

（一）准动态测定

这种方式把 GNSS接收端放置在某一静止位置，以此位置作为参考点，对所有被观察的卫星作连续追踪。在开始时，由各移动站的接收机依次前往各测试站，并在各测试站观测一定年份内的数据。与常规“快静止”方法不同，这种方法仅需观测时间点的改变，并且需要在固定的位置进行移动，或使用其他初值。此模式可应用于开阔区的加密性控制、工程位置、断块、断面、线等的测定。应该注意的是，这一方法必须确保在观测期内能够观测到的卫星不少于5颗；对流点离参考点应保持在20 km以内。另外，也存在着一种持续的动态观察，这就是这一模式。此项观察是将受检者置于一个参考位置，以连续跟踪所有可见的人造卫星。接收机自开始运行至继续运行期间，需要定期收集一次数据。这一方法可用于高精度地测定物体运动轨迹、公路中线、地形、河道等。

（二）GNSS在工程测量中的应用，能对工程测量进行有效的测量

在建设期间，因自然灾害及人为因素的作用，将导致土石坝产生一定的变形。应用 GNSS测绘技术，能够获得更加准确的测量数据，加深对土体变形变化的认识。通过采用信息传输技术，可以使实测数据在较短时间内被收集到，为施工单位提供更为准确的信息，进而对施工过程中产生的影响作出更为准确的判定。由于 GNSS地图技术的应用领域较广，能够适应多种情况，所以该技术能够在多种情况下进行高精度地图绘制。

（三）应用 RTK进行碎部测量与放样

RTK技术，也叫载波相位差技术，是一种利用微分原理实现两个台站同时测量的方法。其工作机制是：将基准站得到的载波讯号传送给用户，用户根据基准站得到的差异数据，经求差得到用户所在位置的空间坐标。RTK技术是一种应用于地形图和地籍图领域的一种新技术。在 RTK测绘中，只要有一名工作人员，通过将 GNSS接收端和基准站连接起来，即可确定各特征点的位置，然后将各特征点的编号录入到 RTK中。对工作区域进行了详细的调查，并将调查结果录入计算机，然后利用专业的制图软件，配合适当的人手，完成最后的工作。

（四）在水准测量中的运用

当前，国内多采用高精度成桥技术进行高精度成桥，但该技术存在着工程造价高，受地形、通视及外界环境等因素影响大等问题。与常规水准计相比， GNSS水准计具有低成本、高效率和可实现大规模目标高程加密的优势。全球导航卫星系统的精度由两部分组成：一是使用全球导航卫星系统获得的地球表面高；二是结合其他方法获得的地面引力资料，与 GNSS卫星资料和精密水准资料相结合，建立高精度的、高分辨率的、高精度的区域内水平线。

（五）虚拟现实技术的应用

以往的工程测绘工作涉及的工作很多，不仅难度大，还会因外界环境变化而影响测绘工作的开展。例如，在户外测绘过程中，一旦遇到沙尘天气、雨水天气，或者遇到悬崖峭壁等情况，不但会导致测绘资料丢失，而且还会对人员和装备造成威胁。而在实际应用中，采用 GNSS观测技术，可有效规避以上不利因素，降低观测的风险性。通过便利的计算机软件构建三维立体图像，更好地观测图像，并在绘制工程中应用仿真技术，使每一个细节都能得到完整的呈现。

四、结束语

随着北斗、 GLONASS、 GAILEO等卫星的不断发射， GPS技术的现代化速度不断提高， GNSS卫星静态测量、 RTK测量等技术正逐步进入人们的日常生活，并不断与其他学科相互融合，其应用范围将日益扩大。在此基础上，提出了基于 GNSS技术的工程测量方法。

参考文献

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