工程测量中GNSS测量技术分析

谭年均

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摘要：在实际应用中，GNSS不仅能够准确地获取地物的位置信息，还能为观测人员提供磁场、时间、速度等多方面的信息。由于其自身具有较强的实用性和可靠性，因此被广泛应用于工程建设中，特别是对测量工作有着非常重要的意义。为了确保GNSS探测技术在工程测绘行业中的高效应用，必须根据特定的技术要求，持续优化GNSS探测方法，提升其探测的品质，并逐步扩展其探测的应用范围。随着全球卫星导航技术的不断进步，人们对全球卫星导航系统在世界各地的使用越来越加重视。

关键词： GNSS技术；工程测量；技术分析

引言

现阶段，全球卫星导航系统（GNSS）所采用的定位方法代表了传统测距技术的一个巨大进展。这一创新的测距技术不仅代表了一种全新的测距理念和手段，同时也是测距学与其他学科交融的创新技术，对于推动现代测距技术的进步起到了至关重要的作用。

1GNSS测量技术概述

1.1GNSS的基本原理

全球导航卫星系统（GNSS）是一种依赖于卫星信号进行测量的技术。其核心思想是利用一组卫星在地球的轨道上传播精确的时间和位置数据，接着这些数据会被地面的接收设备捕获，并据此计算出接收设备的具体位置坐标。该方法已经被广泛应用于测绘领域中。GNSS系统一般由美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗系统等组成。它们都采用相同的星座结构——两颗静止或移动的人造卫星组成一个相对独立的空间区域，并以不同方式工作。这一系列系统共同组成了全球范围内的卫星导航基础架构，并为多个应用场景提供了高度精确的定位与导航服务。

1.2GNSS在工程测量中的应用

GNSS技术在工程测量领域有着广泛的应用，它为工程项目提供了高度精确的空间定位和测量能力，这包括控制测量：GNSS用于建立工程项目的基准控制点，为其他测量任务提供坐标参考。静态的GNSS测量方法特别适合于那些高度精确位置坐标的测量工作，例如地图绘制、地形测绘以及土地的管理工作。在交通工程领域，动态GNSS测量技术被广泛应用于车辆的追踪、路线的规划以及交通流的深入分析。RTK测量：实时运动定位（RTK）技术利用GNSS信号来实现实时的高精度定位，这对于施工机械的导航和定位是非常适用的。

2GNSS测量技术的主要组成部分

2.1GNSS接收机

GNSS接收机构成了GNSS测量系统的关键部分。它包括天线、中频放大电路、信号处理单元、射频接口以及电源等部分。该设备的核心职能是接受来自卫星发出的GNSS信号，并将这些信号转换为具体的位置和时间信息。GNSS接收机的表现直接决定了测量结果的准确性和稳定性。随着科学技术水平的发展，导航技术已经进入到了数字化时代，数字信号处理技术在整个工程中占据重要地位。现代化的GNSS接收机配备了高度敏感的接收设备，能在同一时间接收多个卫星发出的信号，从而提供更为精确的地理位置信息。其输出可以被用来定位或授时，也可用来进行高精度导航等其他用途。另外，GNSS接收机通常拥有实时的差分测量和数据记录能力，适用于各种不同的测量任务。

2.2GNSS天线

GNSS天线是GNSS接收机的一个关键组件，其主要功能是接收来自卫星的信号并将这些信号导向GNSS接收器。天线在整个系统中发挥着至关重要的作用，它与其它设备共同组成了完整的系统，为用户提供稳定可靠的导航定位服务。测量精度受到天线性能的显著影响。一个合适的GNSS天线应当拥有出色的天线增益、多路径的抑制功能以及相位中心的表现。在选择天线时，还需考虑其特定的应用场景，比如，在进行静态测量和RTK测量时，选用不同种类的天线。

2.3GNSS卫星系统

GNSS卫星系统是由运行在地球轨道上的一系列卫星构成的，这些卫星负责广播准确的时间和地点信息。由于其覆盖区域广阔且不受地形限制等特点，已成为人们获取定位与导航信息的重要手段之一。在全球范围内，最受欢迎的GNSS系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo以及中国的北斗系统。这四个全球定位系统被称为“四大”全球卫星导航系统。这批卫星通过不同的轨道和时间间隔来传播信号，GNSS接收器利用这些信号来确定位置坐标。随着技术进步，用户对定位精度的要求越来越高，同时对导航定位服务也提出更多新的需求，即提供高精度、高可靠性以及实时连续的三维地理信息服务。全球卫星系统的广泛覆盖确保了GNSS在世界各地的持续可用性。

3工程测量中GNSS测量技术应用

3.1拟动态性测定

这个方法将GNSS的接收端定位在一个固定的位置，并以这个位置作为参照点，对所有观测到的卫星进行持续的跟踪。当接收信号达到稳定状态后，再将该系统从一个工作模式转换到另一个工作模式，直到停止工作为止。初始阶段，各个移动站的接收设备按顺序前往各个测试站，并在这些测试站记录了一年内的相关数据。根据这些数据，即可计算出整个测量过程中各台设备的相对坐标及相应的运动速度和加速度，进而求得该时刻下各个目标的距离值。这一方法与传统的“快静止”技术有所不同，它只观察时间的变化，并在特定的地方移动或采用其他的初始值。由于只需测一次即可完成全部工作，因此具有较高的效率和精度。这种模式适用于宽阔区内的加密控制，以及工程位置、断面和线条的精确测量。该方法也可用来对其他类型的目标进行定位测量和跟踪测量。

3.2GNSS在工程测量中的应用

在土石坝的建设过程中，由于自然灾害和人为干预的影响，土石坝可能会出现某种程度的形变。为了确保土坝结构安全，及时了解其变化规律和发展趋势。通过运用GNSS测绘技术，可以获取更为精确的测量数据，从而更深入地了解土体的变形和变化情况。利用信息传输技术，能够在相对较短的时间里收集到实际测量的数据，这为施工单位提供了更加精确的信息，并帮助更准确地评估施工过程中可能产生的各种影响。由于GNSS制图技术在多个应用场景中具有广泛的适用性，能够适应各种不同的场景，因此这项技术能在各种不同的条件下实现高度精确的制图。

3.3应用 RTK进行断块定位

RTK技术，也被称为载波相位差技术，是一种基于微分理论来实现两个观测站同步测量的技术手段。该技术可以快速准确地获得目标点的三维坐标和时间信息。该系统的工作原理是：将基准站接收到的载波信号传递给用户，然后用户根据基准站收集到的数据差异，通过计算差异来确定用户所处的空间坐标位置。这种定位方式具有快速、高效、精度高的优点，因此被广泛应用于工程测绘以及城市建设等诸多方面。

结束语

伴随着北斗、GLONASS、Galileo等卫星系统的不断进步和卫星数量的持续增长，GPS技术的现代化步伐也在持续加快。在这种形势下，传统的地面测量方法受到极大挑战。全球导航卫星系统（GNSS）中的卫星静态测量和实时运动测量（RTK）等高精度技术已经逐步成为人们日常生活的一部分。同时，各种先进的遥感信息获取技术也得到快速地发展并在多个应用领域发挥着重要作用。

参考文献

[1]李序安.工程测量中的三维GIS技术分析[J].信息系统工程,2023(07):39-42.

[2]唐煌.工程测量中的三维GIS技术分析[J].信息系统工程,2022(10):54-57.