工程測(cè)繪中GNSS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用論述

張武

摘要：全球定位系統(tǒng)GNSS，具有高精度、動(dòng)態(tài)化、全天候優(yōu)勢(shì)，在地籍的測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用，其主要測(cè)量方法包含靜態(tài)控制測(cè)量和GNSS技術(shù)。本文針對(duì)GNSS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用，從測(cè)區(qū)概述與選點(diǎn)布網(wǎng)上來(lái)分析GNSS觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理過(guò)程，評(píng)定相關(guān)精度；GNSS動(dòng)態(tài)測(cè)繪，則主要從測(cè)量要求、操作流程和精度提高的角度，提升地籍信息的精準(zhǔn)性。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)繪；GNSS測(cè)繪技術(shù)；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，目前在工程測(cè)繪中GNSS技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣。GNSS技術(shù)的有效運(yùn)用對(duì)于確保工程數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性具有重要的作用。本文將對(duì)GNSS技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行概述，對(duì)GNSS技術(shù)在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析，探討GNSS的應(yīng)用方法，希望對(duì)工程測(cè)繪工作提供幫助。

一、工作原理

GNSS測(cè)量是以基準(zhǔn)站為中心，其它流動(dòng)站（或稱為移動(dòng)站）相對(duì)基準(zhǔn)站的相對(duì)定位。GNSS使用的是WGS-84坐標(biāo)系，而生產(chǎn)中往往使用的是國(guó)家坐標(biāo)系或地方坐標(biāo)系（以下簡(jiǎn)稱測(cè)區(qū)坐標(biāo)系）。因?yàn)樽鴺?biāo)系的不同，必須先求其轉(zhuǎn)化參數(shù)，才能得到所需坐標(biāo)系的坐標(biāo)。測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站的一系列數(shù)據(jù)為已知數(shù)據(jù)，基準(zhǔn)站和各流動(dòng)站同時(shí)對(duì)同一組衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)后基準(zhǔn)站及時(shí)把所觀測(cè)的信息及已知數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電波分別傳送至各流動(dòng)站，各流動(dòng)站在收到基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的同時(shí)，迅速進(jìn)行基線解算、平差、坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，最后顯示所測(cè)點(diǎn)的測(cè)區(qū)坐標(biāo)。應(yīng)用這一原理，動(dòng)態(tài)GNSS測(cè)量RTK可以及時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)得每一待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。動(dòng)態(tài)GNSS測(cè)量首先要通過(guò)4個(gè)以上點(diǎn)WGS-84坐標(biāo)和測(cè)區(qū)坐標(biāo)系坐標(biāo)，計(jì)算本測(cè)區(qū)的各項(xiàng)轉(zhuǎn)換參數(shù)。轉(zhuǎn)換參數(shù)直接關(guān)系到測(cè)量成果的準(zhǔn)確性，因此，計(jì)算轉(zhuǎn)換參數(shù)時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)。然后，選擇基準(zhǔn)站的架設(shè)位置，基準(zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在測(cè)區(qū)中央周圍無(wú)遮擋物的已知點(diǎn)上，此時(shí)，即可啟動(dòng)基準(zhǔn)站開(kāi)始測(cè)量。

二、GNSS測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)

（一）準(zhǔn)確度高

GNSS測(cè)繪技術(shù)采用先進(jìn)的靜態(tài)測(cè)量技術(shù)和高科技測(cè)量設(shè)備，測(cè)繪的結(jié)果用極小的單位計(jì)算，測(cè)繪精準(zhǔn)度非常高，而且測(cè)繪的速度也很快，能滿足工程節(jié)約時(shí)間，增強(qiáng)效率，提高經(jīng)濟(jì)效益的需求，同時(shí)也避免了很多工程事故的發(fā)生，在一定程度上，保障了人民生命健康安全，樹(shù)立了企業(yè)良好形象，這是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)無(wú)法達(dá)到的。所以GNSS測(cè)繪技術(shù)所測(cè)繪出來(lái)的數(shù)據(jù)結(jié)果精準(zhǔn)度高、誤差小，且不受任何外界因素的影響。

（二）操作簡(jiǎn)單

GNSS技術(shù)是在自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量工作的智能化、現(xiàn)代化以及設(shè)備微型化等特點(diǎn)。在測(cè)繪工作中，在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下，工作人員只需要將參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，控制天線到指定的位置，便可以接收到準(zhǔn)確的測(cè)繪數(shù)據(jù)。GNSS將接受到的數(shù)據(jù)傳人到計(jì)算機(jī)以及互聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中，通過(guò)軟件對(duì)數(shù)據(jù)以及資料進(jìn)行進(jìn)一步的處理，得到所需要的測(cè)繪點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（三）應(yīng)用范圍廣

GNSS測(cè)繪技術(shù)相比于傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用范圍更廣，傳遞的信息更多，GNSS測(cè)繪技術(shù)在通過(guò)三維坐標(biāo)測(cè)量定位時(shí)，還可以將其中的時(shí)間、空間速度以及導(dǎo)航實(shí)時(shí)定位等信息反饋給客戶，為客戶提供更優(yōu)質(zhì)、更全面的服務(wù)措施，服務(wù)質(zhì)量得到很大的提升，使得越來(lái)越多的人接受試用GNSS測(cè)繪技術(shù)。此外，由于GNSS測(cè)繪技術(shù)不受外界因素影響，因此它可以廣泛的應(yīng)用于社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，如航拍測(cè)量、建筑工程測(cè)繪、地面信息測(cè)繪、衛(wèi)星定時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤等領(lǐng)域。

（四）應(yīng)用方便

技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)了GNSS技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)都與GNSS技術(shù)高效地融合起來(lái)，基于GNSS具有較強(qiáng)兼容性以及可操作性，可以通過(guò)電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)繪設(shè)備的連接，保證測(cè)量記錄的合理性。當(dāng)測(cè)繪工作完成以后，關(guān)閉設(shè)備與電源。GNSS為一類自動(dòng)化的設(shè)備，操作簡(jiǎn)單，使用方便。

三、GNSS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

（一）靜態(tài)測(cè)量應(yīng)用

1.測(cè)區(qū)概述與選點(diǎn)布網(wǎng)

以某區(qū)為例，測(cè)區(qū)的面積為175km2，山區(qū)高程平均為250m，平地的高程平均為60m，平均高程為160m。本測(cè)區(qū)以c級(jí)點(diǎn)為測(cè)區(qū)首級(jí)控制，保證測(cè)區(qū)的測(cè)量結(jié)果，在次級(jí)控制選點(diǎn)中要注重以下原則：控制點(diǎn)數(shù)量上，至少布設(shè)2-3個(gè)GNSS靜態(tài)控制點(diǎn)，選點(diǎn)要注重保存點(diǎn)位，盡量遠(yuǎn)離大功率的輸電線和無(wú)線發(fā)射源，降低控制點(diǎn)的距離，盡量避開(kāi)阻礙觀測(cè)建筑物；優(yōu)化GNSS構(gòu)網(wǎng)方式，縮小GNSS靜態(tài)測(cè)量的異步環(huán)數(shù)，使環(huán)邊盡量控制在8條以內(nèi)。

2.GNSS觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理

GNSS靜態(tài)測(cè)量，在觀測(cè)中嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，做好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和備份，以更好的保證數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性。在基線數(shù)據(jù)解算處理時(shí)，對(duì)基線向量殘差分析，選擇恰當(dāng)?shù)男l(wèi)星高度截止角，加強(qiáng)異步環(huán)節(jié)的檢核，然后進(jìn)行控制網(wǎng)平差處理。首先，進(jìn)行三維網(wǎng)自由無(wú)約束平差，實(shí)現(xiàn)WGS84系統(tǒng)下的平差流程，其基線的向量絕對(duì)值要限定于0.03m內(nèi)；其次檢核采集到的GNSS起算點(diǎn)，確定其坐標(biāo)值的準(zhǔn)確性；最后利用約束網(wǎng)平差，實(shí)現(xiàn)WGS84坐標(biāo)系向國(guó)家或地方坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。

（二）運(yùn)用GNSS技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)繪技術(shù)的使用可以有效提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整性。具體來(lái)說(shuō)在進(jìn)行測(cè)繪工作的時(shí)候，技術(shù)人員首先要在測(cè)繪點(diǎn)上豎立基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站中設(shè)置GNSS信號(hào)接收器，通過(guò)對(duì)可見(jiàn)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)來(lái)收集測(cè)繪數(shù)據(jù)。技術(shù)人員在完成數(shù)據(jù)的收集工作之后，通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)搅鲃?dòng)站。GNSS信號(hào)的傳播通常需要一定的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，流動(dòng)站應(yīng)該通過(guò)定位原理來(lái)解算接受的基準(zhǔn)站信息數(shù)據(jù)。同時(shí)，流動(dòng)站還承擔(dān)著對(duì)接收數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，進(jìn)而存儲(chǔ)的工作。通過(guò)對(duì)不同觀測(cè)站信息數(shù)據(jù)的解算，流動(dòng)站最終計(jì)算出三維坐標(biāo)，并通過(guò)無(wú)線電技術(shù)輸出計(jì)算出的三維坐標(biāo)。

綜上所述，要充分利用GNSS技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將其廣泛應(yīng)用到工程測(cè)繪工作中，來(lái)實(shí)現(xiàn)投入小、測(cè)繪效益高的目標(biāo)。同時(shí)在利用GNSS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，要考慮其誤差因素，并采取有效措施予以解決，從而提高測(cè)繪的精確度，使測(cè)量結(jié)果更好地服務(wù)于工程資源管理與規(guī)劃工作。

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