工程测绘中的高精度定位和导航技术研究

工程测绘中的高精度定位和导航技术研究

杨春华

身份证号：132924197103160019

摘要：在测绘领域中，高精度是对测量结果的一种认可，因此在开展各种测绘工作时都要以得到高精度成果为目的实施。近年来，随着科学技术的进步，测绘仪器的更新呈现井喷趋势，测绘仪器的应用屡见于建筑构建、公路桥梁项目，测绘精度不断提高且应用效果良好，推动着工程施工向更加安全、经济和高效的方向发展。

关键词：工程测绘；高精度定位；导航技术

引言

随着测绘工程复杂性要求的提升，传统测绘技术逐渐难以满足需求，信息技术背景下，测绘体系发生了极大的变革，测绘技术水平也实现了质的飞跃，当前各种计算机技术、卫星探测技术等都被应用于测绘工程，常用的测绘技术包括GPS技术、GIS技术、RS技术，以及以CORS技术、三维激光扫描技术和无人机倾斜摄影技术等为代表的新型测绘技术。但新技术运用过程中仍然存在各种问题，加强对于测绘新技术运用研究是十分有必要的。

1.北斗导航测绘技术

测绘新技术有很多种，分别为悬挂罗盘测量技术、三维激光扫描技术、空间信息技术，其中悬挂罗盘测量技术主要应用在矿山巷道岩层位移测量，该技术应用时间较长且趋近成熟；三维激光扫描技术主要应用在矿山地形测绘、生态环境监测等方面，但该技术在矿山测量领域应用范围较小；空间信息技术则可实现矿山开发量测量、控制测量、绘制地形图以及塌陷位移计算等，该技术具有较好的实时性和高精度特性，目前在矿山测量领域应用也较为广泛。在此本文以空间信息技术中的北斗导航测绘新技术作为主要研究对象，研究其在矿山测量中的具体应用。北斗导航测绘新技术的本质是一套完整的定位系统，其通过卫星、主站和地面接收器等装置，可采集特定区域地理信息，其可随时随地采集矿山地质信息。对于北斗导航测绘新技术来说，其定位精度可达到毫米级别，与其他测绘新技术相比，北斗导航测绘新技术在定位精度上存在明显的优势；同时北斗导航测绘新技术也可以快速提取用户所需数据并保障数据的连续性和安全性，也可以为用户提供三维位置信息和时序信号。北斗导航测绘新技术操作较为简单对其应用环境要求较低，可极大程度提升测量效率，更好地服务于应用领域。鉴于北斗导航测绘新技术自身的优势，其在矿山测量领域应用较为广泛。由于矿山面积较大且地形复杂多变，将北斗导航测绘新技术应用到矿山测量过程汇总，可高效、便捷地获取测量结果，且利用北斗导航测绘新技术受矿山测量区域地形限制较小，可精准获取矿山测量结果，对矿山地质测量、取样、探井、区域沉陷、岩移监测等起到关键作用。

2.GPS测绘技术

GPS测绘技术操作原理是利用卫星在太空中的位置，计算得到在地球上的相应点，以此测量三个卫星地球某一点的距离。GPS测绘技术应用过程中，主要包括三项基本内容即地面控制、用户设备、空间星座。依托技术原理，可快速得到点、线、面三维坐标，提高测量精确性。同时，GPS测绘技术还能够根据不同标准，达到预期测量效果。GPS测绘技术可自动开启卫星定位系统，并实现对测绘目标的跟踪定位，因其自动化优势极具应用意义。同时，技术的运用可从根本上弥补传统测绘技术在操作方面的不足，并起到减少工人工作量的作用，既能够大幅提升工程测绘效率，又可规避人为因素对测量结果的影响。一般来说，GPS测绘技术可以在20min内，有效测量20km范围内的静态目标，还能够以最短时间将初始化状态转变为跟踪定位模式，促使GPS测绘技术优势得到充分发挥。GPS测绘技术表现出极高的精确性，能够基本满足精密工程测绘工作在测量精度方面的需求。将技术应用于精密工程测绘，执行前期数据采集与数据处理工作，可为工程后期建设提供完整数据支撑。

3.遥感航测技术

遥感航测技术可以通过电磁波进行传递，连接各种新兴技术对探测目标做出科学、合理的勘探，第一时间得到数据信息后，将数据及时反馈给地面监测站，利用这一技术快速对遥感影像信息进行全面了解。除此之外，遥感航测技术还具备获取信息时间短、数据资源丰富以及探测范围相对较广的特点。遥感航测技术不仅在航空领域、航海领域、农业生产中发挥巨大优势，还对社会各个领域做出了较大贡献。卫星对遥感航测技术有着重要作用，通过卫星等设备可以对区域内的影像资料进行采集，利用相关技术对其进行处理，获取科学的数据信息。与传统测绘技术相比，遥感航测技术具有更大的优势和影响，不仅可以得到精准数据信息，还可以隔绝外界因素，因而得到了社会各界人士的广泛关注和重视，是现代社会发展的必然趋势。高空作业、测量与勘测是传统地图测绘中必不可少的环节，但基于既往的高空技术限制，会出现测量精度差、勘查范围狭窄等问题，使得高空作业的精度始终无法满足地图测绘对数据与图像的要求。想要全面保障测绘精度，需要在更高、更广范围内测量。将遥感技术与定位技术相结合，能够大范围完成测绘作业，优化测绘工作的质量与效率。同时分析遥感技术的原理，利用波谱可以精准、快速地识别地面物体的属性信息，与定位技术结合后，能够对地面物体进行精准定位，满足测绘需求。

4.GPS-RTK测绘技术

GPS-RTK测绘系统主要由数据传输设备和GPS接收设备两部分组成。接收设备2台，一台作为移动站，另一台作为基准站。基准站观测卫星的节点，并通过平面坐标转换的形式，将数据信号参量转换成远程传输信息的方式，无线设备再将信息发送至客户应用端主机。为了得到测试点的详细信息，可在客户端初始化之后，对测点的载波相位数据进行差分处理。通过元件设备内的控制器元件，实现GPS数据的同步处理。同时，GPS-RTK技术采用整周模糊度的搜索算法，即先用最小二乘法获得较为准确的浮点解，后采用序贯条件最小二乘法进行固定接搜索，可对数据实时校对，保证数据精确到厘米级，甚至是毫米级，减少数据的误差，有效避免以外的情况发生。

5.CORS技术

CORS实际上就是利用多基站网络RTK技术建立卫星定位服务参考站，该技术融合了卫星定位技术、计算机网络技术等多种先进技术，主要包括基准站网、数据处理中心、数据传输系统、定位导航播发系统以及用户应用系统。在系统工作之前，移动用户会与数据处理中心通信，并选取最佳固定基准站，对轨道误差等矫正数据进行计算，然后由控制中心根据计算结果进行误差修正，最后将得到的信号传送至移动站，以此完成定位工作。该技术的主要优势在于能够有效解决传统RTK技术应用下对于作业距离上的限制问题，同时有效保障了测量精度，简化了测量流程。在观测点选择方面：第一，在适当范围内尽可能增加高等级控制点的数目，提高转换参数拟合精度，减少误差影响；第二，确保控制点分布均匀，并能够控制整个测区，同时选取观测条件较好的位置进行测量；第三，合理确定测区范围，测区越大拟合越困难；第四，选择地貌特征明显，起伏平缓的区域进行观测。在信号质量控制方面：一方面，基于信号质量与卫星几何分布关系，在进行测量的过程中，为保障观测精度，应该选择合适的定位星座，参数为PDOP<4，卫星数等于4或大于4。另一方面，为避免信号传输过程中受到遮挡，影响信号质量，通常会将基准站设置在高大建筑物顶端等位置。

结束语

在测绘过程中，基于各种测绘技术原理、使用工具、测绘方法等方面的差异，影响测绘结果精度的因素不尽相同，这就要求针对不同影响因素和实际问题，采取不同的处理措施。在实践中，要全面落实准备工作，明确测量范围与位置，同时利用无人机与智能一体化设施设备，精准获取、处理数据信息，优化测绘质量。

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