GNSS技術(shù)在城市道路工程測量方面的應(yīng)用研究

黎軍

（九江市市政公用設(shè)施管理局，江西 九江332000）

0 引言

伴隨著科學(xué)技術(shù)、信息化和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，GNSS測繪技術(shù)有了很大的發(fā)展。GNSS測繪技術(shù)因其測量精度高、測量速度快等優(yōu)點，在工程測繪中的應(yīng)用日益廣泛。GNSS測繪技術(shù)應(yīng)用于工程測繪，與信息技術(shù)相結(jié)合，不僅使測繪程序簡化，而且大大提高了測繪效率。

1 GNSS定位系統(tǒng)的功能與主要特點

接收機可以自行設(shè)置坐標系統(tǒng)，相較于全站儀測量，免于后期坐標轉(zhuǎn)換。GNSS傾斜測量技術(shù)的應(yīng)用，使得很多原本因遮擋無法測量的細部也可以測量，地形圖測繪效率大大提高。接收機的智能化、小型化和集成化，使得GNSS測量技術(shù)越來越普及，測量精準易用，放線簡單直觀。

1.1 強大的定位靈敏度

雙頻GNSS接收機的基線解算精度一般是2mm或1mm+1ppm，50km內(nèi)精度5～6cm，距離越長，其整體功能越明顯。結(jié)合相關(guān)實踐經(jīng)驗，GNSS技術(shù)的相對定位精度在不超過50km的范圍內(nèi)可達到10～6m，在不超過100km的范圍內(nèi)可以達到10～9m。另外，基于300～1500m項目的精確定位，觀測60min以上，平面位置誤差不超過1mm。同時，與ME-5000電磁波測距儀測得的邊長相比，可以看出邊長最大差值為0.5mm，誤差修正為0.3mm。

1.2 易于操作儀器

隨著GNSS接收機的改進，GNSS測量的自動化程度逐漸提高。相關(guān)人員只需要做好基礎(chǔ)工作就能準確監(jiān)測自己的工作狀態(tài)，而其他觀測工作，如衛(wèi)星監(jiān)測、跟蹤觀測和記錄等，往往是借助儀器實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)采集完成后，也只需關(guān)閉電源，整理接收器即可。如果一個站需要連續(xù)觀測，就需要利用數(shù)據(jù)通信手段將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到指定地點，從而實現(xiàn)全自動的數(shù)據(jù)采集和處理[1]。

1.3 觀察時間不長

在GNSS系統(tǒng)日益完善，軟件及時更新的背景下，20km內(nèi)相對靜止的定位只需要15～20min。對于快速靜態(tài)相對定位測量，當(dāng)所有流動站和參考站都保持在15km時，流動站的觀測時間只需要1～2min。當(dāng)相關(guān)人員使用實時動態(tài)定位時，每個站只需幾秒鐘即可觀測完成。由此可見，與該技術(shù)相匹配的控制網(wǎng)絡(luò)可以促進工作水平的整體提升。

1.4 全球全天候定位

由于GNSS衛(wèi)星數(shù)量眾多，可以同時觀測四顆GNSS衛(wèi)星。換句話說，這項技術(shù)可以不受時間和地點的影響進行測量，通常不受氣候條件的干擾。

1.5 站間不要求通視

從客觀的角度來看，站與站之間的通視性往往是測量過程中的一個難題，借助GNSS技術(shù)可以妥善處理。在具體測量期間，GNSS只需要滿足測量站上方天空開闊的要求，因此可以省略建立目標的步驟。這種優(yōu)勢不僅可以節(jié)省時間，還可以使選擇工作非常靈活。

2 GNSS-RTK工作原理

持續(xù)改進城市道路工程建設(shè)質(zhì)量和效率可以讓人民生活更加方便。而且要順利地進行城市道路建設(shè)，前期的工程測繪工作必須做好，同時，相關(guān)的設(shè)計人員要做好相應(yīng)的規(guī)劃工作，并對具體的施工圖進行設(shè)計和研究，從而保證其質(zhì)量。城市道路工程測繪的內(nèi)容多、信息量大，利用GNSS技術(shù)進行工程測繪工作，可大大提高工程測繪的效率。GNSS-RTK測量是將GNSS接收機設(shè)置為參考站，并架設(shè)在一個位置進行觀測?；鶞收九c衛(wèi)星之間的距離修正由已知的基準站精確坐標計算出來，通過專用基準站的無線電臺實時發(fā)送出去；另一臺GNSS接收機被設(shè)為移動站模式，它不僅能從天空接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，還能從基準站接收坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)，并利用轉(zhuǎn)換參數(shù)對實時定位結(jié)果進行修正。另外，GNSS-RTK測量系統(tǒng)主要包括三個部分：基準站部分、移動站部分和軟件包部分?；鶞收荆涸摬糠种饕℅NSS接收機、GNSS天線、專用電臺等。為采集各種數(shù)據(jù)信息提供了基本參考，為整個采集資料進一步處理提供了依據(jù)。移動站部分：主要由GNSS接收機、專用電臺、測量手墊、電源、定心桿等組成。以全系統(tǒng)為主，通過不斷動態(tài)調(diào)整移動位置，全面收集信息。軟件包：主要承擔(dān)在該技術(shù)系統(tǒng)內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的任務(wù)。該系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)進行加密和傳輸，在目的地對數(shù)據(jù)進行解密并轉(zhuǎn)換成用戶可理解的數(shù)據(jù)。支持實時動態(tài)分析，有完善的軟件操作系統(tǒng)和精確的工程測量應(yīng)用系統(tǒng)[2]。

3 GNSS在城市道路測量中的應(yīng)用

3.1 測量前的準備工作

首先，在測量前期，要提前準備好行業(yè)的數(shù)據(jù)，同時整合以下幾點:一是測量線的起點；二是測量線路斷點位置，并在此基礎(chǔ)上結(jié)合工程實際情況將數(shù)據(jù)傳輸至指定坐標數(shù)據(jù)庫。一般來說，直路通常為1m，而彎路通常為10cm，應(yīng)建設(shè)以下兩個地方的坐標:一是城市道路兩側(cè)建筑物的轉(zhuǎn)角坐標；二是排水井的底板角坐標。

其次，選擇最合適的參考站。在具體選擇過程中，基準站不僅要滿足既定標準，還要重點關(guān)注信號干擾小的地方，同時采取針對性措施，充分保證測量路線在合理范圍內(nèi)。

最后，參考站設(shè)置在指定地點后，相關(guān)人員要科學(xué)設(shè)計參考站接收機的無線電和系統(tǒng)。然后對移動站的系統(tǒng)進行標準化，并在此基礎(chǔ)上輸入相應(yīng)的參數(shù)，從而明確監(jiān)測點的坐標。

3.2 控制測量

鑒于傳統(tǒng)的控制測量環(huán)節(jié)，測量點之間必須具有通視性。顯然，這種行為不僅花費更多的時間，還影響施工進度，使其可靠性無法保證。然而，在借助GNSS技術(shù)進行靜態(tài)測量時，這一環(huán)節(jié)可以忽略不計。但靜態(tài)測量得到的數(shù)據(jù)信息只有經(jīng)過一系列處理后才能與位置坐標匹配，同時在發(fā)現(xiàn)深度問題后還要進行相應(yīng)的返工。

3.3 地形圖測量

在地形圖測量中靈活應(yīng)用GNSS技術(shù)，不需要很多步驟就可以實現(xiàn)地形坐標的確定。同時，如果應(yīng)用指定的測量軟件，此時僅依靠電子記錄簿即可繪制匹配地形。對原始地形圖進行深入分析后可以發(fā)現(xiàn)，測量工作通常采用全站儀的方式進行，監(jiān)測站要根據(jù)地形條件進行移動，有些地區(qū)移動頻率明顯，會耗費大量的人力物力。

3.4 橫向和縱向截面的測量

在測量水平和垂直路段的過程中，只要在結(jié)合道路中線坐標以及相關(guān)繪圖軟件的基礎(chǔ)上就能得到與之相匹配的數(shù)據(jù)參數(shù)。這些數(shù)據(jù)參數(shù)經(jīng)過詳細計算后，相關(guān)工作人員需要在規(guī)定的時間內(nèi)親臨現(xiàn)場進行這項工作，將誤差降到最低。顯然，GNSS技術(shù)的有效應(yīng)用可以減輕工人的工作壓力，節(jié)約資金。

3.5 控制測量技術(shù)的有效應(yīng)用

在道路測量工作中，測量單位借助GNSS技術(shù)建立了匹配控制網(wǎng)，利用GNSS的靜態(tài)測量方法，使測量數(shù)據(jù)更加可靠。這種測量方法適用于橋梁、立交橋等地方。就常規(guī)道路測量而言，主要以PTK動態(tài)測量法為主要測量方法。究其原因，不僅可以獲得安全可靠的測量值，還可以實現(xiàn)點位的科學(xué)控制，從而從根本上促進施工水平的全面提升。

3.6 GNSS在城市道路測量中的應(yīng)用

隨著城市建設(shè)的完善，老城區(qū)的街道、輔助管線等設(shè)施也有所增加，測繪行業(yè)競爭加劇。根據(jù)道路測量儀器的精度和測量區(qū)域的大小，道路測量可分為現(xiàn)代道路測量和傳統(tǒng)道路測量?，F(xiàn)代道路主要涉及使用復(fù)雜的測量設(shè)備(如公共區(qū)域和GNSS)測量公路。隨著GNSS技術(shù)的發(fā)展，高速GNSS動態(tài)定位技術(shù)被應(yīng)用到高速公路測量中，大大提高了測量精度，有效減少了員工的工作量。在道路測量中應(yīng)用GNSS技術(shù)應(yīng)注意以下幾點：時間控制信息和相關(guān)測量站只有在系統(tǒng)自檢指標正常后才能輸入；確認主線和測量儀表完好后，方可接通電源；監(jiān)控時，除非出現(xiàn)故障，否則不要重啟或關(guān)閉電源；接收數(shù)據(jù)后，接收機必須檢查衛(wèi)星數(shù)量、觀測衛(wèi)星、實時定位結(jié)果和變化。

4 測量質(zhì)量的控制

眾所周知，GNSS技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，在道路測量中的應(yīng)用較為頻繁，可以為城市道路建設(shè)提供安全可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。但由于城市道路測量工程中存在著一些繁雜的問題，所以一定要提高測量質(zhì)量管理水平。其一，測量單位在開展測量工作過程中，必須嚴格遵守相關(guān)法律制度，并在此基礎(chǔ)上，依據(jù)有關(guān)規(guī)范開展測量工作，對于比較特殊的地區(qū)，必須保證符合既定標準。其二，明確計量單位的具體職責(zé)和義務(wù)，深入剖析測量結(jié)果，并采取針對性的手段充分保障設(shè)備的可靠性與準確性。其三，對于監(jiān)理單位來說，主要是發(fā)揮監(jiān)督的作用，在監(jiān)督過程中必須做到公正，在具體測量過程中，對測量部門的所有流程都要嚴格把關(guān)。對于監(jiān)督部門來說，還需要在規(guī)定的時間內(nèi)對相關(guān)計量工作進行全方位的監(jiān)督，只有這樣，才能從根本上保證其設(shè)備質(zhì)量和精度達到既定標準。

5 GNSS-RTK放樣時應(yīng)注意的問題

在用GNSS-RTK技術(shù)放樣時，應(yīng)注意以下幾點?；鶞收镜奈恢帽M量選擇地勢高、四周空曠的區(qū)域，便于信號向外發(fā)射，同時要避開干擾信號的地方，如高壓線、發(fā)電站、電波發(fā)射塔等。點位確定后，要測量其他控制點的坐標，并與已知值進行比較檢查，保證校正的準確性。在精度要求較高的點放樣時，在通信站的中桿上安裝簡易支架，使水準器內(nèi)的氣泡居中，提高放樣精度。

6 結(jié)語

GNSS在城市道路工程測量中的應(yīng)用將在今后得到進一步的發(fā)展。對于GNSS定位系統(tǒng)而言，它具有許多優(yōu)點，如精度高、性能好等，因此在道路測量中得到普遍認可和推崇。這項技術(shù)的迅速發(fā)展，必將打破以往的道路測量模式，為我國的經(jīng)濟建設(shè)做出應(yīng)有的貢獻。