工程测量技术需求优化GNSS测量技术研究

工程测量技术需求优化GNSS测量技术研究

王菲

淄博数纬测绘有限责任公司

摘要：在实践应用中，全球导航卫星系统（GNSS）不仅精准地提供位置信息，还能实时反馈磁场、时间及速度等多维度数据，极大地丰富了观测手段。为充分发挥GNSS在工程测绘领域的潜力，需持续根据具体技术需求优化GNSS测量技术，提升测量质量，并不断探索其更广泛的应用场景。

关键词：GNSS；GNSS测量技术；优化与应用

引言

当前，GNSS定位技术作为测距技术的革新力量，不仅革新了传统测距原理与方法，还促进了测距学与其他学科的深度融合，对现代测距科技的进步具有里程碑意义。

一、GNSS测量技术的基本特征

灵活布网，成本优化：GNSS系统对测量点间的干涉性无严格要求，仅需地面空域支持，降低了对测量点相关性的依赖，从而显著减少了布网成本。同时，可根据具体环境灵活布置，极大降低了埋石难度。高精度定位：采用双频技术的GNSS系统，其定位精度可达5mm+1ppm水平。在30公里以内的基线测量中，更是能实现毫米级的高精度定位。高效观测：GNSS网野外观测效率高，如E级GPS网单点观测仅需40多分钟，采用“快静”方法可进一步缩短时间。动态测量模式下，几秒钟内即可完成位置确定。三维坐标即时获取：GNSS不仅提供水平位置信息，还能通过数据处理获取高程数据，实现三维坐标的即时传递，解决了传统方法中地基位置与高程数据分离的问题。操作简便，适应性强：随着GNSS技术的成熟，接收设备体积缩小，功率提升，操作更加简便。只需简单调试天线、测量高度并启动，即可开始测量。此外，GNSS测量受外界气候影响小，具备全天候作业能力。

二、操作原则与数据处理

GNSS数据作为现代测绘技术的核心，其核心价值在于精确捕捉并反映流动站（即移动测量点）与基准站（已知精确位置的固定点）之间在空间维度上的相对位置关系。这种关系不仅包含了水平方向上的精确距离和角度，还涉及到了垂直方向上的高度差异，从而构建了一个全面、立体的三维空间坐标体系。尽管GNSS系统最初设计并采用的是全球统一的WGS-84坐标系，这一坐标系统因其全球一致性和高精度而广受推崇，但在实际应用中，特别是在涉及特定国家或地区的工程测绘项目中，往往需要将这些数据转换至符合当地需求的国家或地区坐标系。

转换过程之所以必要，是因为不同国家或地区出于历史、政治、经济等因素的考量，可能会采用各自独特的坐标系统，以更好地服务于本国的地理信息管理、城市规划及工程建设等领域。因此，在测量过程中，当GNSS接收机（无论是安装在流动站还是基准站）同步观测到多颗卫星并记录下相应的观测数据后，这些数据首先需要经过严格的质量控制和预处理，以确保其准确性和可靠性。

随后，参考站利用其已知的精确位置信息和观测到的卫星数据，通过复杂的数学模型进行基线解算，即计算出流动站与参考站之间的相对位置向量。在此基础上，进一步进行平差处理，以消除或削弱各种误差源对测量结果的影响，提高定位精度。最后，根据目标坐标系与WGS-84坐标系之间的转换参数，通过坐标转换算法，将解算得到的WGS-84坐标转换为所需的国家或地区坐标系坐标。

这一整套流程不仅确保了测量数据的准确性和实用性，还极大地提高了工程测绘工作的效率和精度，为各类工程项目的规划、设计、施工及后期管理提供了强有力的技术支撑。随着GNSS技术的不断发展和完善，其在工程测绘领域的应用前景将更加广阔，为人类社会的可持续发展贡献更多力量。

三、全球导航卫星系统（GNSS）在工程测绘中的多元化应用

（一）模拟动态测绘技术

此技术通过精心部署，在选定的固定位置安装高精度的GNSS接收机，将其设定为基准点。这一基准点不仅作为测量网络的基石，还承担着持续、稳定地追踪天空中所有可观测卫星的重任。这些卫星如同天空中的灯塔，不断发射着信号，而基准点的GNSS接收机则像敏锐的捕手，精确捕捉并解析这些信号，为后续的数据处理与位置解算奠定坚实基础。此过程不仅要求接收机具备高度的稳定性和灵敏度，还需确保其与卫星之间的通信畅通无阻，以实现对流动站位置的精确追踪与定位。与常规“快速静态”方法不同，它侧重于在不同时间点对多个测试站进行观测，且移动站需在固定路径或特定初始条件下操作。该技术适用于开阔区域的加密控制测量、工程定位、地形断面及线路测绘等。关键要点包括确保观测期内卫星数量不少于5颗，且流动站与基准点距离控制在20公里以内。此外，该技术还包含连续动态观测模式，能够高精度地追踪物体运动轨迹，如公路中线、地形地貌及河道监测等。

（二）GNSS在工程测量中的精准应用

在工程建设过程中，GNSS测绘技术能有效应对土石坝等结构因自然或人为因素导致的变形问题。通过实时数据采集与传输，该技术能迅速反馈变形信息，为施工单位提供准确依据，以便及时调整施工方案，确保工程安全与质量。GNSS的广泛适用性和高精度特性，使其在多种复杂环境下都能实现高精度测绘。

（三）RTK技术在断块定位中的高效应用

RTK（实时动态载波相位差分技术）利用双站同步观测，通过基准站向用户站传输差分数据，实现厘米级甚至更高精度的定位。在测绘作业中，仅需一名操作人员携带GNSS接收机与基准站连接，即可快速定位各特征点，并通过软件录入编号，结合现场调查数据，利用专业软件完成制图工作，极大提高了测绘效率与精度。

（四）GNSS在水准测量中的创新应用

针对高精度施工需求，传统水准测量方法虽历史悠久，但面对现代工程的严苛标准，其局限性日益凸显。该方法不仅工作量大，需要投入大量人力物力进行长时间、高强度的现场作业，还深受地形条件限制，如在崎岖不平、难以架设仪器的区域，测量精度往往难以保证。这些问题不仅影响了工程进度，也增加了施工成本和安全风险。因此，探索更为高效、精准的测量技术，成为了行业发展的迫切需求。GNSS技术结合地面重力数据，通过与精密水准资料融合，构建了高精度、高分辨率的区域水准面模型，有效弥补了传统方法的不足，为工程建设提供了更为准确的高程基准。

（五）虚拟现实技术的融合应用

在工程测绘领域，面对诸如极端气候、复杂地形等恶劣环境条件，传统测绘方法往往受到严重制约，不仅影响工作效率，还可能危及作业人员的安全。而GNSS与虚拟现实（VR）技术的深度融合，则为这一难题提供了创新的解决方案。通过构建高度逼真的三维立体图像，VR技术能够将复杂的测绘场景“搬进”虚拟世界，使测绘人员无需亲临现场即可进行全方位、多角度的观测与分析。这种技术融合不仅极大地降低了户外作业的风险，减少了人员暴露在恶劣环境中的时间，还通过虚拟环境的反复模拟与优化，提高了测绘数据的完整性和准确性。测绘人员可以在VR环境中自由探索，对难以触及或观测的区域进行精细测量，同时利用GNSS提供的高精度定位数据，确保测量结果的可靠性。此外，VR技术的直观性和互动性，也使得测绘工作更加高效、便捷，为复杂环境下的测绘作业开辟了新的路径。

结语

随着北斗、GLONASS、GALILEO等卫星系统的不断完善和GPS技术的现代化进程加速，GNSS技术正逐步渗透到日常生活的各个方面，并与其他学科深度融合，不断拓展其应用领域。在工程测绘领域，GNSS静态测量、RTK测量等技术的广泛应用，不仅提高了测绘工作的精度和效率，也为工程建设的安全与质量提供了坚实保障。未来，随着技术的不断进步和创新，GNSS在工程测绘中的应用前景将更加广阔。

参考文献

[1]黎军.GNSS技术在城市道路工程测量方面的应用研究[J].运输经理世界,2021(04):11-12.

[2]邹宗藩,项荣平.浅论公路工程测量中GNSS-RTK技术的应用[J].江西建材,2020(02):208.