工程测量中GNSS测量技术分析

(整期优先)网络出版时间:2023-08-12
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工程测量中GNSS测量技术分析

史虹虹

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摘要:在实践中, GNSS不仅可以获得准确的地物位置信息,而且可以为观测人员提供磁场、时间、速度等信息。要实现 GNSS探测技术在工程测绘领域的有效利用,就必须按照具体的技术需求,不断完善 GNSS探测技术,提高 GNSS探测质量,并逐渐扩大 GNSS探测的应用领域。随着全球卫星导航系统的发展,全球卫星导航系统在全球范围内的应用也越来越受到关注。

关键词: GNSS技术;工程测量;技术分析

引言

目前,全球卫星导航系统(GNSS)的定位技术是常规测距技术的重大突破。这种新的测距技术不仅是一种新的测距原理与方法,也是一种新的测距学与其他学科交叉融合的新技术,对促进现代测距科技的发展具有重要意义。

一、全球导航卫星系统定位技术的基本特征

(一) GNSS系统并不要求每个测量点都具有一定的干涉性,只要求在地面上有一定的空域,就可以保证所收到的信息不会受到其他原因的影响。从而使招标费用大幅度下降。另外就是可以按照特定的环境进行布置,这样就能极大地降低埋石的困难程度。

(二)高度精确的位置

目前,基于双频段的 GNSS系统,其定位精度一般为5 mm+1 ppm。从实际可以看出,GNSS的定位基线在三十公里以内的时候,可以实现毫米级别的定位精度。

(三)观测的时间非常短

利用 GNSS网进行野外观测,例如 E级 GPS网,每个站点观测需要四十多分钟,而如果使用快速方法,观测时间将大幅缩短。但如果采用的是动态的方法,那么在几秒钟之内,就可以确定位置。

(四)三维坐标的即时传递

传统的地基位置和高程数据是相互独立的, GNSS不但可以进行地基位置,而且可以通过地基数据获取地基的地球高,并通过地基数据的拟合获得地基的基准高。

(五)操纵易上手

随着全球导航卫星导航技术的不断完善,全球导航卫星导航技术的发展,以及其本身的自动化能力也在不断提升。而最明显的改变便是,接收装置的体积变得更小,这样不仅可以减轻他们的负担,而且还可以大大提高他们的接收功率。如今 GNSS的接收设备已经变得非常的简单,操作起来也非常的简便,就是调试好天线,测好高度,然后启动。文中还给出了实验结果。并且, GNSS可以在任何时间、任何地点进行观测,通常来说,外界的气候和外界的气候并不会对 GNSS造成多大的影响。

二、操作原则

GNSS数据反映的是其他气象站点(或流动站点)与基准站点在空间上的定位联系。虽然 GNSS使用的是WGS-84,但是,在实践中,一般使用的是国家或地域(下文称为地域)的定位系统。在坐标系中,坐标系之间存在着一定的差别,因此必须对坐标系进行变换才能得到对应坐标系的坐标。在进行测量时,参考站的一系列数据均为已知的数据,参考站与各流动站同时对同组卫星进行了观测,观测结束后,参考站将所观测的信息与已知的数据,通过无线电波向各流动站发送。在收到参考站的数据后,各流动站迅速进行基线解算、平差、坐标系转换,并给出所测点的测区坐标。

三、全球导航卫星系统测绘技术在工程测绘中的运用

(一)准动态性测定

这种方式把 GNSS接收端放置在某一静止位置,以此位置作为参考点,对所有被观察的卫星作连续追踪。在开始时,由各移动站的接收机依次前往各测试站,并在各测试站观测一定年份内的数据。与常规“快静止”方法不同,这种方法仅需观测时间点的改变,并且需要在固定的位置进行移动,或使用其他初值。此模式可应用于开阔区的加密性控制、工程位置、断块、断面、线等的测定。应该注意的是,这一方法必须确保在观测期内能够观测到的卫星不少于5颗;对流点离参考点应保持在20 km以内。另外,也存在着一种持续的动态观察,这就是这一模式。此项观察是将受检者置于一个参考位置,以连续跟踪所有可见的人造卫星。接收机自开始运行至继续运行期间,需要定期收集一次数据。这一方法可用于高精度地测定物体运动轨迹、公路中线、地形、河道等。

(二)GNSS能对工程测量进行有效的测量

在建设期间,因自然灾害及人为因素的作用,将导致土石坝产生一定的变形。应用GNSS测绘技术,能够获得更加准确的测量数据,加深对土体变形变化的认识。通过采用信息传输技术,可以使实测数据在较短时间内被收集到,为施工单位提供更为准确的信息,进而对施工过程中产生的影响作出更为准确的判定。由于GNSS地图技术的应用领域较广,能够适应多种情况,所以该技术能够在多种情况下进行高精度地图绘制。

(三)应用RTK进行碎部测量和放样

RTK技术,也叫载波相位差技术,是一种利用微分原理实现两个台站同时测量的方法。其工作机制是:将基准站得到的载波讯号传送给用户,用户根据基准站得到的差异数据,经求差得到用户所在位置的空间坐标。RTK技术是一种应用于测绘领域的一种新技术。在 RTK测绘中,只要有一名工作人员,通过将 GNSS接收端和基准站连接起来,即可确定各特征点的位置,然后将各特征点的编号录入到 RTK中。对工作区域进行了详细的调查,并将其录入计算机,然后利用专用的制图软件,配合适当的人手,完成最后的工作。

(四)在水准测量中的运用

当前,国内多采用高精度施工技术,但该技术存在着工程造价高,受地形、通视及外界环境等因素影响大等问题。与常规水准计相比, GNSS水准计具有低成本、高效率和可实现大规模目标高程加密的优势。全球导航卫星系统的精度由两部分组成:一是使用全球导航卫星系统获得的地球表面高;二是结合其他方法获得的地面引力资料,与 GNSS卫星资料和精密水准资料相结合,建立高精度的、高分辨率的、高精度的区域内的高精度水平线。

(五)虚拟技术

以往的工程测绘工作涉及的工作很多,不仅难度大,还会因外界环境变化而影响测绘工作的开展。例如,在户外测绘过程中,一旦遇到沙尘天气、雨水天气,或者遇到悬崖峭壁等情况,不但会导致测绘资料丢失,而且还会对人员和装备造成威胁。在实际应用中,采用 GNSS观测技术,可有效规避以上不利因素,降低观测的风险性。通过便利的计算机软件构建三维立体图像,更好地观测图像,并在绘制工程中应用仿真技术,使每一个细节都能得到完整的呈现。

(六)准基点设定

在GNSS观测中,准基点的选取是必不可少的。准基点是指已有的或者准确的测量点,它是构成整个测量网的出发点。准基点的选取要充分利用其在整个区域的空间分布,同时要方便观测,方便以后的资料处理。

四、结束语

随着北斗、GLONASS、GAILEO等卫星的不断发射,GPS技术的现代化速度不断提高,GNSS卫星静态测量、 RTK测量等技术正逐步进入人们的日常生活,并不断与其他学科相互融合,其应用范围将日益扩大。未来,GNSS技术在工程测绘中的应用将会得到更为广泛的发展。

参考文献

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[3]杨永平,吕翠华,张东明等.工程测量技术专业实训教学条件建设标准调研与分析[J].昆明冶金高等专科学校学报,2021,37(02):88-94.