工程测量GNSS测量技术应用探讨

辛建东

沂水县伟业勘察测绘有限公司 山东省临沂市沂水县 276400

摘要：GNSS测量技术由于其独特的优势和特点，被广泛应用于工程测量当中。但是很多单位由于对其工作原理和高科技的技术应用不是很了解，仍然采用传统的测量方式，在工作效率和费用方面都有较大的浪费。因此介绍工程测量中GNSS技术的应用，对提高测量单位的工作效率和精准度、提升经济效益，具有重要的意义。它具有较高的测量精度和高效的测量效率，被广泛应用与工程测量当中。本文介绍了GNSS测量技术特点，探讨了工程测量中GNSS测量技术的应用。
关键词：工程测量；GNSS测量技术；应用；探讨

1. GNSS测量技术特点
     1.1测站之间无需通视

GNSS工程测量对各个测站间的要求很简单，相互之间不需要通视，仅要注意测站的上部空间需开阔，以保障GNSS系统在接收卫星的信号时不被干扰。也正是由于这个特点为测量工程节省了大量的造标费用。因为各个测站无需通视，点位的选择就很灵活、方便，可以根据具体工程的需要来选择位置，省去了大地网测量中的过渡点、传算点的测量工作；
  1.2定位精度高

一般的双频GNSS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪的精度则为5mm+5ppm，GNSS测量出的精度相当于红外仪的精度，但距离越长，GNSS测量的精度优势就越明显。在各种应用实践中证明，GNSS相对定位精度在50km以内时，可以达到10-6，GNSS相对定位精度在100km~500km时，可以达到10-7，GNSS相对定位精度在1 000km时，可以达到10-9。而在300 m~1 500m的工程精密定位测量过程中，1小时以上观测的解，其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm；
  1.3操作简便

GNSS测量系统接收机也在不断的改进、完善，其自动化的程度也在逐步提高：接收机的体积越来越小，重量越来越轻，这在很大程度上减轻了外业测量人员的工作紧张程度和劳动强度。而今GNSS接收机已趋向于小型化和操作简便化，测量工作人员只需将天线对中、整平，量取天线高、打开电源即可进行自动观测，对获取的数据，利用各种数据处理软件进行处理即求得测点三维坐标。另外，GNSS观测工作在一天之中的任一时间都可以进行，各种恶劣天气、气候情况对它的影响不是很大。

2、工作原理
  GNSS测量是以基准站为中心，其它流动站（或称为移动站）相对基准站的相对定位。GNSS使用的是WGS-84坐标系，而生产中往往使用的是国家坐标系或地方坐标系（以下简称测区坐标系）。因为坐标系的不同，必须先求其转化参数，才能得到所需坐标系的坐标。测量时，基准站的一系列数据为已知数据，基准站和各流动站同时对同一组卫星进行观测，观测后基准站及时把所观测的信息及已知数据通过无线电波分别传送至各流动站，各流动站在收到基准站数据的同时，迅速进行基线解算、平差、坐标系统转换，最后显示所测点的测区坐标。应用这一原理，动态GNSS测量RTK可以及时准确的测得每一待测点的坐标。动态GNSS测量首先要通过4个以上点WGS-84坐标和测区坐标系坐标，计算本测区的各项转换参数。转换参数直接关系到测量成果的准确性，因此，计算转换参数时要认真仔细。然后，选择基准站的架设位置，基准站应架设在测区中央周围无遮挡物的已知点上，此时，即可启动基准站开始测量。

3、工程测绘中GNSS测绘技术的应用
3.1准动态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GNSS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
3.2工程测绘中对GNSS测绘技术可以有效监测工程变形
在工程建设中，因为自然原因或者人为因素都可能造成工程变形。在测量工程变形工作中，如果使用GNSS测绘技术能够获得更加准确的测量数据，从数据中可以对工程变形具有更加的了解。使用数据传输技术，对测量数据的收集更加快速，将更加准确的数据提高给工作人员，对工程变形具有更加准确的判断。GNSS测绘技术对应用领域并没有太大的局限性，在任何环境中都可以使用，所以该项技术在任何环境中都能够精准的进行测绘工作。测绘数据因为可以在线自动传输处理，所以数据的分析效率较高。在建筑施工中，使用GNSS测绘技术能够有效的监测工程变形。

3.3 RTK的碎部测量与放样
RTK技术，即载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。其基本原理是:将基准站采集的载波相位发送给用户，用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK技术可应用于测绘地形图、地籍图，测绘房地产的界址点，平面位置的施工放样等。采用RTK技术测图时仅需一人，将GNSS接收机连接基准站，然后在特征点上获取固定解，同时输入该特征点的编码即可。测定完工作区域内的地形、地物特征点，将其传入计算机，由专业成图软件、在人工适当的干预下，形成所要的成果图。
3.4在水准测量中的应用
在工程测量中建立高程控制网时，一般采用水准测量方法，该方法存在外业工作量大、受地形、通视、外界条件影响显著等缺陷。与常规水准测量相比，GNSS水准具有费用低、效率高的特点，能够在大范围的区域内进行高程数据加密。GNSS水准包含两方面的内容:一方面采用GNSS方法确定大地高，另一方面是采用其它技术方法确定大地水准面差距或高程异常，如采用最新的全球重力场模型，结合地面重力数据、GNSS测量成果和精密水准资料建立区域性的水准面或似大地水准面模型。
3.5虚拟现实技术的应用
  以往工程测绘涉及到的工作内容十分庞杂，不仅难度偏大，并且极易受外界因素变化的影响而妨碍测绘工作的顺利进行。例如在外进行测绘时突遇沙尘、阴雨天气，或者在坡度较陡的山崖上进行作业，不但无法获得精准的测绘数据，还可能对于人身安全、设备安全造成风险。但在工程测绘中应用GNSS测绘技术就可以有效应对这些问题，有效规避这些不利的影响因素，从而降低风险。通过计算机软件的便利条件搭建三维立体图像，更加直观的观察图像，同时将仿真技术应用在测绘工程中，使每一个细节都能够得到完整体现。在测绘工程现场勘察地形时，应用搭建好的三维立体图像观察工程的细节，保证测绘数据更加精准、可靠。对于其中最重要的安全问题，负责测绘的工作人员应该及时发现问题并做好记录，通过讨论后提出有效的解决方案，从而降低意外事故发生的几率，防患于未然，避免造成更严重的经济损失。当进行测绘工作时，工作人员应该提前制定测绘的具体方案，构建模型进行具体分析，提高测绘工作的技术性与安全指数，保证测绘方案能够有效应用在实地测量中。

结语：未来几年，卫星导航系统将进入一个全新的阶段。丰富的导航信息可以提高导航用户的精确性，完备性，可靠性，但与此同时也面临真对频率资源的竞争，时间主导权等问题。需要我们进一步思考探索。

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