基于GNSS的工程测量方法研究

基于GNSS的工程测量方法研究

张珂

山东省国土测绘院 山东 济南 250102

摘要：GNSS为全球导航卫星系统，借助超过4颗卫星伪距、星历等的观测量，结合地面用户的钟差，进行地表事物的精确定位。将GNSS与测绘技术相结合，运用GNSS实时定位、精确测量三维坐标的优势，促使工程测绘由静态转化为动态，提高工程测绘的实效性。因此，针对GNSS系统结构与其测绘技术特点的分析，明确GNSS测绘技术运用的原理，探寻其在工程测绘中应用的关键点和方向，促进该技术在工程测绘领域应用深度的不断增加，实现该项技术应用最大化的经济价值。

关键词：GNSS;工程测量;方法

引言

在以往传统的测绘中极易受到自然环境因素的影响，且大多由人工来进行作业、工作量大且难度系数较高，在实际测绘过程中需要耗费大量的人力和时间，且测绘结果的准确性也不高。随着现代科技的不断发展与创新，GNSS技术在多个领域取得了良好的应用效果，使工程测绘精度得到有效提升，进一步推动了工程建设质量水平的提高。论文先简单介绍了GNSS测绘技术，并对GNSS测绘技术在工程测绘中的应用优势从三个方面展开了剖析，最后深入探讨了GNSS测绘技术在工程测绘中的具体应用，以期不断提升工程测绘的精准度和效率，促进工程建设质量的提升，同时希望为广大同行提供一定的参考。

1概述

建设测量工程具有作业区域大、内容多、技术要求复杂等特点。传统的高程测量技术—水准测量、三角高程测量具有精度高的特点，但外业工作量大、速度慢、耗时、耗力，易受环境因素影响。而现代卫星定位技术—统称GNSS用于建设高程测量，具有快捷、操作方便、工作速度快、全天候作业等优点，可以大大加快测量外业工作速度。但是GNSS高程测量精度不高的问题同时也困扰着油田测绘技术人员，提高建设高程测量精度时常成为测绘成果审定的瓶颈。为了提高GNSS高程测量精度，探讨分析其中的原因，合理规避影响因素，指导建设测量工作顺利进行，开展该研究具有一定的现实意义。GNSS通过拟合高程技术运用于建设高程测量理论上可行，但实际上因为其涉及了较多的测量理论和数学计算，使得高程测量精度影响因素较多且复杂，经常出现高程测量结果质量不确定性。为了厘清这些过程及因素，本文从相关工作原理、计算机理阐述开始，进而结合工程实例讨论分析，利用实践验证分析结论，力图得出量化解决精度不高问题的办法。

2基于GNSS的工程测量方法研究

2.1在工程测量中的应用

当前定位技术中主要包括两种模式，即静态相对定位技术和动态定位技术。静态相对定位是利用同一条直线上地面接收装置来进行观测的，观测之后通过处理软件对其处理结果进行分析，这是静态观测基本结果之一，主要用于后续的控制测量处理。实时动态定位技术是将另一台接收机放在另一台或几台接收装置位于载体之下，对于后续的测量结果作出处理。针对于测量技术与动态测量技术的差别性，后续两者之间的测量数据也会有所差别点与流动站，同时接收某一时间同一GNSS卫星，比较得到GNSS差分改正值，然后该改正值通过无线电数据链电台，及时传递给共视卫星的流动站，这也会对于GNSS观测值进行优化。实时动态定位技术(RTK)在工程测量施工放样地形勘探等角度之内都能够得到广泛的应用。

2.2测绘模拟中的运用

GNSS测绘技术中的模拟技术，是借助信号仿真器进行工程测绘的模拟，属于一种测试与开发工具。仿真模拟工程测绘环境，进行GNSS接收机的研发，在实验室环境下，使用模拟技术发射不同的卫星信号，对接收机接收信号的过程进行调整和改善，进一步地增强接收机的功能性。在工程测绘中应用该项技术，可实现测绘过程的优化，一是使用仿真器接收模拟卫星信号，通过数据的分析后，存储至GNSS接收机中，作为工程测绘的信号资料；二是通过模拟工程测绘的卫星信号，虚拟一个工程测绘环境，为工程测绘GNSS接收机的研发提供依据；三是使用仿真器构建工程环境模型，模型中主要包括了工程所在的位置，地理、气候环境等，以公路工程为例，公路处于陡峭的山路上，测绘时出现了降雨，可以使用仿真器进行该环境的模拟，构建工程环境模型开展工程测绘，测绘人员无需进入现场就可完成测绘工作，避免了野外测绘的安全风险。在工程测绘中应用GNSS仿真器时，在计算机软件中构建一个仿真的工程测绘环境，虚拟每个测绘环节，通过模型进行工程测绘细节的控制，像工程建设中的安全风险点，提前标识在三维模型中，作为后续实际施工中的参考，降低施工中安全事故发生的概率。

2.3应用于地形测量与实际施工

如若测量工作涉及到较大的矿区面积和复杂的地形，在实际进行建设期间，就要全面掌握和熟悉矿区实际的地形地貌情况，全面系统的分析和研究矿区内部地形。在此期间，通过航空摄影技术来使用传统测量方法，拍摄所需要的矿区照片，而后再对所拍摄到的矿区照片进行解读，最后补测使用到的相关测量仪器，应用这种方式，一定程度上会被环境因素所制约，完成测量任务难度大，测量工作的开展需要反复进行，无法有效提高测量效率。在实际展开施工和矿山地下测量工作期间，主要是采用实时差分技术手段来应用GNSS技术，建立综合系统的测量平台体系，从而便于开展测量工作。通过配合应用控制点和静态基站，设立对整个矿区范围进行覆盖的空间坐标体系，采用应用其他设备的方法，处理相关的测量数据，从而更好的开展测量工作，提高测量工作的精准性和有效性。

2.4在航空摄影中的应用

GNSS技术在航空摄影领域中的应用也具备着一定的优势。基于GNSS技术的开发使用状况来看，它能够实现后续航空测绘发展。按照GNSS技术在航空测量中的应用趋势来看，控制航空摄影飞机在一定的高度沿设计航线进行飞行，经过一段时间的处理之后，保证所得的影像具有一定的摄影比例。根据横向重叠度与旁向重叠度，GNSS辅助空中三角测量中的导航与定位基本相同。在航空领域之内，通过对于摄影测量技术进行加密，保证后续动态化测量技术应用开发，选择最优的处理方案。

结语

GNSS定位技术已被广泛应用于工程建设，虽然GNSS定位的平面测量精度已经能够满足许多工作需求，但是由于GNSS技术易受到天象、地球曲率、电场、磁场等限制，其高程精度还不能满足某些高精度工程的要求，精度较高的工程大多还是由水准测量获得。GNSS静态测量处理得到的高程精度容易被自身因素和外界环境影响，在对GNSS静态观测数据进行处理时，应采用多种软件对其数据进行解算得到高程，再与水准测量高程进行对比分析。不同软件其解算结果也存在精度差异，只使用HGO软件包处理存在单方面的局限性。应在实验流程和数据处理中运用各种技术方法和数学模型，对其产生的误差进行消减，达到更准确、更高精度的观测值。有时要在GNSS静态观测中确定高程观测布设后尽可能确保静态观测符合技术指标，精度符合限差，消减或消除高程测量中的影响因素，确保静态观测技术的严谨性和精准度。

参考文献

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