摘要：GNSS测量技术由于其独特的优势和特点，被广泛应用于工程测量当中。但是很多单位由于对其工作原理和高科技的技术应用不是很了解，仍然采用传统的测量方式，在工作效率和费用方面都有较大的浪费。因此介绍工程测量中GNSS技术的应用，对提高测量单位的工作效率和精准度、提升经济效益，具有重要的意义。它具有较高的测量精度和高效的测量效率，被广泛应用与工程测量当中。本文介绍了GNSS测量技术特点，探讨了工程测量中GNSS测量技术的应用。
关键词：工程测量；GNSS测量技术；应用；探讨
一、GNSS测量技术原理及特点
1.1原理
GNSS原称为GPS，是Global Navigation Satellite System的简称——即全球卫星导航系统，20世纪70年代，由美国开始研究开发，历时20年，耗资200亿美元，终于在1994年全面建成，该系统可以对海陆空进行全方位的实时三维导航与定位，是新型卫星导航与定位系统。全球定位系统拥有的优势特点是：全天候、精度高、操作简便、高效益，因此受到了众多测绘工作者的信赖。GNSS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置点架设GNSS接收机，在某一时刻同时接收了三颗以上的GNSS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GNSS接收机至GNSS卫星的距离，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置（三维坐标）。
1.2特点
1.测站之间无需通视。GNSS工程测量对各个测站间的要求很简单，相互之间不需要通视，仅要注意测站的上部空间需开阔，以保障GNSS系统在接收卫星的信号时不被干扰。也正是由于这个特点为测量工程节省了大量的造标费用。因为各个测站无需通视，点位的选择就很灵活、方便，可以根据具体工程的需要来选择位置，省去了大地网测量中的过渡点、传算点的测量工作；
2.定位精度高。一般的双频GNSS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪的精度则为5mm+5ppm，GNSS测量出的精度相当于红外仪的精度，但距离越长，GNSS测量的精度优势就越明显。在各种应用实践中证明，GNSS相对定位精度在50km以内时，可以达到10-6，GNSS相对定位精度在100km~500km时，可以达到10-7，GNSS相对定位精度在1 000km时，可以达到10-9。而在300 m~1 500m的工程精密定位测量过程中，1小时以上观测的解，其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm；
3.观测时间短。在布设GNSS控制网时，各个测站的观测时间大概是30min~40min，如果应用快速静态定位方法，其观测的时间会更短。若是应用实时动态差分法（RTK-Real-time kinematic）能在5s内求得测点坐标；
4.提供三维坐标。GNSS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程；
5.操作简便。GNSS测量系统接收机也在不断的改进、完善，其自动化的程度也在逐步提高：接收机的体积越来越小，重量越来越轻，这在很大程度上减轻了外业测量人员的工作紧张程度和劳动强度。而今GNSS接收机已趋向于小型化和操作简便化，测量工作人员只需将天线对中、整平，量取天线高、打开电源即可进行自动观测，对获取的数据，利用各种数据处理软件进行处理即求得测点三维坐标。另外，GNSS观测工作在一天之中的任一时间都可以进行，各种恶劣天气、气候情况对它的影响不是很大。
二、GNSS 在工程测量中的应用
2.1常规静态测量
这种模式采用两台（或两台以上）GNSS 接收机，分别安置在一条或数条基线的两端，同步观测4 颗以上卫星，每时段根据基线长度和测量等级观测45 分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm+1ppm的相对定位精度。常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网，建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
2.2快速静态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GNSS 接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站，每测站观测数分钟。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。
2.3准动态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GNSS 接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化。这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5 颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。
2.4实时动态测量
实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是：在一个已知测站上架设GNSS 基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGNSS 通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM 数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM 数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK 则是以载波相位观测量为根据的实时差分GNSS 测量，它是GNSS 测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGNSS 相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站（而不是发射RTCM 数据），移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，从而得到精度比DGNSS 高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2 厘米左右。
三、GNSS测量技术在工程测量中的应用方法
1、GNSS测量的外业实施
1.1、选点。点位应选择在易于安置接收设备、视野开阔的位置。选点时应着重考虑：（1）每点最好与某一点通视，方便在后续的测量工作中继续使用；（2）视野周围高度角15°以上不应有障碍物，以免信号被遮挡或吸收；（3）点位附近不应有大功率无线电发射源（如电视台、微波站等），距离不应小于200m，距离高压电线不得小于50m等，避免电磁场对信号的干扰，减弱多路径效应的影响；（4）点位应选在交通便利、地面基础稳定、易于保存、有利于其他观测手段扩展与联系的地方，以便观测和日后使用；（5）选点结束后，按要求埋设标石，标石要求必须坚固、稳定，并填写点之记。
1.2、观测。外业观测主要包括以下内容：天线安置、开机观测、气象参数测定、观测记录。并及时将数据转移至存储设备上，观测者填写观测手簿。
2、GNSS测量的数据处理
GNSS数据处理主要流程如下：
将GNSS接收机记录的观测数据传输到存储设备之后，就需要对数据进行分流，即从原始记录中，通过解码将各种数据分类整理，剔除无效观测值和冗余信息，形成各种数据文件，如星历文件、观测文件和测站信息文件等。统一数据文件格式，将不同类型接收机的数据记录格式、项目和采样密度和观测值数据单位统一为标准化的文件格式，以便统一处理。采用多项式拟合法，平滑GNSS卫星每小时发送的轨道参数，使观测时段的卫星轨道标准化。探测周跳、修复载波相位观测值。对观测值进行必要修改，在GNSS观测值中加入对流层改正，单频接收的观测值中加入电离层改正。预处理的主要目的是净化观测值，提高观测值的精度。一般的数据处理软件都采用站星双差观测值。
结语
随着工程测量精度要求的提高，GNSS技术的应用也日益广泛，在传统测量仪器的弊端逐渐显现的今天，GNSS所具有的优势愈加明显。我国无论是大型的桥梁工程，还是误差精确的高级公路工程，GNSS都能够在很短的时间内，作出精确的测量来进行准确定位。随着GNSS静态以及动态相对定位技术的日益成熟，相信未来的工程测量领域，GNSS技术必然是主导测量手段。
参考文献：
[1]全球定位系统城市测量技术规程，2013.06.
[2]徐绍铨，等.GPS测量原理及应用，2014.08.
[3]陈斌.浅谈新技术在工程测量中的应用2014.07.
论文作者:梁文炘
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/10
标签：测量论文; 接收机论文; 精度论文; 数据论文; 工程论文; 实时论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第13期论文;