GNSS定位技术在测绘工程中的应用研究

GNSS定位技术在测绘工程中的应用研究

钟宇鹏

海林市顺达劳务派遣有限公司441481198810242714

摘要：在测绘工程中，GNSS技术具有不可替代的优势。传统的测绘方法往往依赖于地面控制点，工作繁琐且时间耗费较长，而GNSS技术能够实时提供高精度的位置数据，极大地简化了测绘工作流程，提高了工作效率。尤其是在大范围、复杂地形和动态变化的测绘项目中，GNSS技术的优势更加明显。它不仅能够提供高精度的地理位置信息，还能够实现实时监测和动态调整，为各种测绘任务提供了强有力的支持。

关键词：北斗三号；GNSS 定位；静态和动态；测绘工程

北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设运行的全球卫星导航系统，是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要时空基础设施。GNSS 是全球导航卫星定位系统的总称，包括所有在轨工作的美国 GPS、欧盟的伽利略、俄罗斯的格洛纳斯、中国的北斗等卫星。

一、GNSS技术概述

（一）GNSS技术的定义与发展历程

全球导航卫星系统（GNSS）技术，作为现代测绘工程中不可或缺的组成部分，其发展历程见证了人类对精确时空定位的不懈追求。GNSS技术的核心在于利用地球轨道上的卫星网络，为地面用户提供精确的三维位置、速度和时间信息。自20世纪70年代美国发射第一颗导航卫星以来，GNSS技术经历了从军事专用到民用普及的转变。美国的全球定位系统（GPS）是最早也是最广为人知的GNSS系统，它在1995年实现了全面运行，标志着GNSS技术的成熟。随后，俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略系统以及中国的北斗卫星导航系统相继发展，形成了多系统并存的全球卫星导航格局。这些系统不仅提高了定位的精度和可靠性，还通过相互补充，增强了全球覆盖能力。

（二）主要GNSS系统及其特点

全球导航卫星系统（GNSS）是现代测绘工程不可或缺的技术支撑，它包括美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的全球导航卫星系统（GLONASS）、欧盟的伽利略系统（Galileo）以及中国的北斗卫星导航系统（BDS）。这些系统各有特色，共同为测绘工程提供了精确、可靠的定位服务。例如，GPS作为最早开发的系统，其全球覆盖和成熟的使用模式使其在测绘领域中占据主导地位。GLONASS则以其在高纬度地区的优越性能而闻名，为俄罗斯及其周边地区提供了稳定的定位服务。伽利略系统以其高精度和可靠性在欧洲地区得到广泛应用，而北斗系统则在中国及周边地区提供了独特的区域增强服务和短消息通信功能。

二、GNSS定位技术原理

（一）卫星信号的传播与接收

GNSS技术的核心在于卫星信号的精确传播与接收，这一过程是测绘工程中实现高精度定位的关键。卫星信号从发射到接收，需要穿越大气层，受到电离层和对流层的影响，这些因素会导致信号的延迟和误差。为了提高定位的准确性，现代GNSS接收器采用了多种技术，如差分GPS（DGPS）和实时动态定位（RTK），这些技术能够通过地面基站发送校正信号，从而减少大气延迟和多路径效应的影响。例如，RTK技术能够提供厘米级的定位精度，广泛应用于高精度测绘工程中。在地籍测绘与土地管理中，GNSS技术的应用使得土地边界测量更为精确，减少了传统测量方法中可能出现的误差和纠纷[1]。

（二）定位计算的基本原理

GNSS定位技术的核心在于通过卫星信号的传播与接收，结合复杂的数学模型和算法，实现对地球表面任意位置的精确测量。在测绘工程中，GNSS技术利用至少四颗卫星的信号，通过计算信号从卫星到接收器的传播时间，结合卫星的精确轨道数据，可以确定接收器在三维空间中的位置。例如，美国的GPS系统提供的定位精度在无增强的情况下大约为5米，而在使用差分GPS技术后，精度可以提高到亚米级甚至厘米级。这种高精度的定位能力，使得GNSS技术在地籍测绘与土地管理中发挥着至关重要的作用，比如在土地边界划分、土地资源调查以及土地利用规划等方面，能够提供精确的数据支持。

三、GNSS在测绘工程中的应用领域

（一）地籍测绘与土地管理

在地籍测绘与土地管理领域，GNSS技术的应用显著提升了测绘数据的精确度和工作效率。例如，通过使用全球定位系统（GPS）进行地籍测量，可以达到亚米级甚至厘米级的精度，这对于土地确权、土地利用规划以及土地资源的合理分配至关重要，应用GNSS技术后土地测量的误差从传统方法的数米范围缩小到了厘米级别，极大地提高了土地登记的准确性和可靠性，GNSS技术的全天候、全球覆盖特性，使得测绘工作不再受天气和地理位置的限制，从而确保了测绘数据的连续性和一致性[2]。

（二）城市规划与建设

在城市规划与建设领域，GNSS定位技术的应用已经成为推动城市可持续发展的重要工具。通过GNSS技术，城市规划者能够获得高精度的地理空间数据，这些数据对于城市基础设施的布局、交通网络的设计以及城市扩张的监控至关重要，GNSS技术在城市绿地规划、历史遗迹保护以及城市防灾减灾等方面也发挥着不可替代的作用，使用GNSS技术进行城市规划，可以将项目实施的精度提高至厘米级，从而大幅减少因测量误差导致的资源浪费和建设成本的增加

[3]。

四、GNSS技术在测绘工程中的优势

（一）提高测绘精度与效率

GNSS技术在测绘工程中的应用显著提升了测绘精度与效率。以全球定位系统（GPS）为例，其在静态测量中的精度可达到毫米级，而在动态测量中，精度亦可达到厘米级。这种高精度的测量能力，使得测绘工作能够更加精确地捕捉地形地貌的细微变化，为城市规划、土地管理等提供了可靠的数据支持。例如，在地籍测绘中，GNSS技术的应用使得土地边界测量的误差大幅降低，从而减少了土地纠纷的发生。在城市规划与建设方面，GNSS技术的应用不仅提高了测绘精度，还优化了工作流程。通过集成GNSS技术的无人机测绘系统，可以快速获取城市三维模型，为城市规划提供精确的地理信息[4]。

（二）实现全天候、全球覆盖的测绘能力

借助于全球定位系统（GPS）、格洛纳斯（GLONASS）、伽利略（Galileo）和北斗（BDS）等主要系统的协同工作，测绘工程师能够实现几乎无死角的全球定位服务。例如，GPS系统由24颗卫星组成，能够覆盖地球表面的每一个角落，确保在任何时间、任何地点都能进行精确的定位。这种全天候、全球覆盖的测绘能力不仅提高了测绘工作的效率，而且极大地扩展了测绘的应用范围。在灾害监测和应急响应中，这种能力尤为重要，比如在地震或洪水发生后，能够迅速提供精确的地理信息，帮助救援队伍定位受灾区域，制定救援计划。

结论：

综上所述，GNSS定位技术在测绘工程中的应用具有广泛的前景和深远的意义。我们期待未来这一技术能够持续进步，为测绘工程和相关领域的发展贡献更大的力量。

参考文献：

[1]赵文娇.GNSS定位技术在测绘工程中的应用研究[J].四川建材,2022,48(11):251-253.

[2]姜有亮.GPS定位技术在测绘工程中的运用[J].工程技术研究,2022,7(14):207-209.

[3]杨政勇.GPS-RTK定位技术在测绘工程中的应用[J].价值工程,2022,41(11):163-165.

[4]高兴良.GPS-RTK定位技术在测绘工程中的应用[J].黑龙江科技信息,2015,(04):86.