工程測量中GNSS技術(shù)應(yīng)用綜述摘要：近年來隨著科學的快速發(fā)展，傳統(tǒng)測量技術(shù)也在逐步的被新的技術(shù)所替代，GNSS測量技術(shù)就是代替了傳統(tǒng)測量技術(shù)之一，現(xiàn)如今GNSS測量技術(shù)發(fā)展較快，并且在實際的應(yīng)用中也取得了較好的成果，當前的技術(shù)能夠準確的為工程建設(shè)提供精準的數(shù)據(jù)，且GNSS測量技術(shù)還具有自動化程度，使用起來辦事效率高，精度準確，對操作人員的數(shù)量要求低，這是它與傳統(tǒng)測量的差別，所以現(xiàn)GNSS測量技術(shù)的使用是普遍性的是完全能夠去滿足常會的測量要求，而且還能降低施工的成本投入。該文從GNSS測量技術(shù)入手，并進-步對GNSS測量技術(shù)在工程測量的中應(yīng)用進行了具體的闡述。關(guān)鍵詞：GNSS網(wǎng)；全球定位系統(tǒng)；約束平差；GNSS靜態(tài)定位測量

目錄TOC\o"1-3"\h\u14618前言 I前言導(dǎo)航在人類歷史中扮演著一個比較重要的角色，無論是從最初的天文導(dǎo)航（即借助于星象角度實現(xiàn)導(dǎo)航），到中國古代時期發(fā)明的司南和指南針，還是近現(xiàn)代時期隨著航海技術(shù)發(fā)展而出現(xiàn)的六分儀、陀螺儀，到無線電導(dǎo)航等，其本質(zhì)都在于如何在不能明確自身位置的情況下通過外界的手段來找回位置，但是由于使用條件的限制以及現(xiàn)代高科技技術(shù)的發(fā)展，古老的導(dǎo)航工具顯然已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)在的需求。20世紀20-30年代，從航海和航空領(lǐng)域的無線電導(dǎo)航發(fā)展開始，以及雷達導(dǎo)航的相繼出現(xiàn)，證明了地理信息開始對導(dǎo)航發(fā)展越發(fā)重要，再到人造地球衛(wèi)星的成功發(fā)射，使得衛(wèi)星導(dǎo)航的出現(xiàn)以及發(fā)展成為了必然趨勢。現(xiàn)代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，簡稱GNSS）是全球利用衛(wèi)星實現(xiàn)導(dǎo)航定位功能的系統(tǒng)的總稱，目前為止，做到覆蓋全球的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有四個，分別是美國的GPS，歐盟的Galileo，俄羅斯的GLONASS以及中國的BDS，除此之外還包含著區(qū)域性地基和空基增強系統(tǒng)，如美國的廣域增強系統(tǒng)（WideAreaAugmentationSystem，簡稱WAAS），日本的準天頂衛(wèi)星系統(tǒng)（Quasi-ZenithSatelliteSystem，簡稱QZSS）和歐盟的歐洲近地導(dǎo)航重疊系統(tǒng)（EuropeanGeostationaryNavigationOverlaySystem，簡稱EGNOS）等。姿態(tài)測量作為一種廣泛應(yīng)用于航空、航海及雷達測量等領(lǐng)域的一種技術(shù)，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)不斷發(fā)展并日趨成熟之后得到了更加廣泛的關(guān)注。在GPS出現(xiàn)之前，更加早期的姿態(tài)測量技術(shù)主要依靠慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（InertialNavigationSystem，簡稱INS）進行實現(xiàn)，通過傳感器的慣性特性來求取并反映載體的位置、速度以及姿態(tài)等信息，主要包括一些陀螺儀和加速度計，但由于只受到傳感器本身的物理特性的影響，具有完全的隱蔽性和自主性，因而獲得的姿態(tài)信息的精度比較高，適用范圍也比較廣，但是由于該系統(tǒng)導(dǎo)航信號在時間上具有連續(xù)性，使得其最為突出的問題就是誤差會隨著時間進行積累，直接影響姿態(tài)測量信息的持續(xù)精度，并且考慮到慣性器件本身一般體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價高昂、初始化及后續(xù)操作處理比較復(fù)雜，因而在原有的基礎(chǔ)上想要再提高姿態(tài)測量的精度比較復(fù)雜。近年來，隨著GNSS技術(shù)的發(fā)展以及載波相位差分技術(shù)的解算精度的提高，使得基于INS的姿態(tài)測量有了新的發(fā)展方向，相比較INS而言，GNSS能夠提供全天候高精度的觀測數(shù)據(jù)，除了設(shè)備體積小便攜、功耗低、成本低、無需初始化及操作比較簡單之外，更是避免了誤差隨時間進行積累，因而基于GNSS技術(shù)的姿態(tài)測量得到了快速的發(fā)展，并且隨著載波相位差分技術(shù)的出現(xiàn)和技術(shù)發(fā)展，使得通過差分技術(shù)處理就可以很大程度上消除衛(wèi)星信號在傳播過程中的一些誤差，例如大氣延時誤差，衛(wèi)星和接收機鐘差等等，大大提高了姿態(tài)測量的精度和姿態(tài)信息的可靠性。GNSS測量通過接收衛(wèi)星播發(fā)無線電信號和接收機接收信號進行處理來完成的，一定程度上，觀測衛(wèi)星數(shù)量越多，得到的測量精度也就越高。由于測量的精度會受到觀測環(huán)境以及接收設(shè)備的精度等客觀條件影響，因而在保證精度可以提高的前提下，適當提高接收設(shè)備精度，選取更加適宜的觀測環(huán)境是有必要的。此外，除了提升硬件條件，還可以通過多系統(tǒng)的組合實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的相互補充和融和，例如通過不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組合，如GPS/BDS，或者衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合，如GPS/INS，BDS/INS等，來達到姿態(tài)測量系統(tǒng)功能上最優(yōu)。從長遠來看，隨著我國BDS在全國范圍內(nèi)的信息覆蓋，基于GNSS技術(shù)的姿態(tài)測量會成為必然趨勢。第一章地籍測量技術(shù)概述地籍測量具有較強的專業(yè)性，為滿足土地管理工作的需要，其成果需具備較高的精度；由于地籍測量數(shù)據(jù)具有一定的法律效力，所以地籍測量的成果資料必須具備真實性；同時應(yīng)對地籍測量成果資料進行及時更新，保證數(shù)據(jù)資料的時效性。現(xiàn)階段主要采用的測量方法有：1.1GNSS測量技術(shù)全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（globalnavigationsatellitesystem,GNSS）測量技術(shù)是目前地籍測量中使用最廣泛的測量技術(shù)，是“衛(wèi)星測時測距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)”的簡稱。是由美國國防部批準開發(fā)的一套以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的具有全能性，全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的導(dǎo)航定位和定時功能的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，它具有良好的抗干擾和保密性，能為用戶提供精密的三維坐標，速度和時間，GNSS技術(shù)在大地測量工程測量.導(dǎo)航定位等方面得到了廣泛的應(yīng)用。該方法已經(jīng)覆蓋大部分測量區(qū)域。在GNSS信號正常區(qū)域，可依據(jù)載波相位差分技術(shù)，實時解算出地籍要素的坐標信息，此時待測點的定位精度可達到厘米級。但在實際測量過程中，衛(wèi)星信號容易受到房屋、樹木遮擋。因此，GNSS測量技術(shù)主要用來布設(shè)測區(qū)范圍內(nèi)的平面和高程控制網(wǎng)，為測區(qū)各類地籍要素的測量提供控制依據(jù)。GNSS系統(tǒng)組成：GNSS系統(tǒng)主要包括三大部分：空間部分，地面控制部分和用戶設(shè)備部分。空間部分：GNSS衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成。它們均勻分布在6個傾角為55度的平面軌道上，各軌道面之間的夾角為60度，衛(wèi)星高度為20200km，衛(wèi)星運行周期約為12個小時。無論在地球表面的任何地點、任何時刻，在高度角為15度以上，平均都可同時觀測到6顆衛(wèi)星，最多時可達11顆。地面控制部分：地面監(jiān)控系統(tǒng)，主控站位于美國本土科羅拉多，能夠收集各監(jiān)測站送來的跟蹤數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星軌道和鐘差參數(shù)，并發(fā)送至注入站，由注入站轉(zhuǎn)發(fā)至各衛(wèi)星。主控站還起監(jiān)控站的作用，并能夠診斷衛(wèi)星的工作狀態(tài)，進行必要的調(diào)度。用戶設(shè)備部分：-GNSS信號接收機等GNSS信號接收機能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GNSS信號進行交換，放大和處理，再通過計算機和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件，經(jīng)過基線解算，網(wǎng)平差等，求出測站點的三維坐標。1.2戶外數(shù)字測量技術(shù)利用全站儀、電子記錄簿和專門的圖形繪制軟件等配套設(shè)備組成的戶外數(shù)字測量技術(shù)，在地籍測量中具有較高的應(yīng)用價值。在通視條件良好的區(qū)域，全站儀能夠高精度、快速的測量出角度、距離以及高度信息。由于全站儀是利用光學原理進行測量的，所以在通視條件不好的區(qū)域，在測量路徑上存在地勢起伏或者障礙物，則需變換控制點進行測量。另外，由于地籍的碎部測量眾多，采用全站儀進行測量時需要頻繁設(shè)站，嚴重降低了測量效率[8]。1.3數(shù)字攝影測量和遙感技術(shù)數(shù)字攝影測量和遙感技術(shù)是目前地籍測量中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)。數(shù)字攝影測量，通過在飛機上安裝的高分辨率攝像機，對設(shè)定的測量區(qū)域進行全面的拍攝，能夠一次性獲取較大范圍多種比例尺的空間地理信息圖。但由于受區(qū)域航空管制多、天氣影響大、費用高等因素，實際應(yīng)用普及率低。遙感定位技術(shù)，通過在衛(wèi)星、飛機等空間運載平臺上安裝電子、光學等遠距離探測儀器，探測遠距離目標的電磁波特性，通過對探測到的信息進行修正識別，實現(xiàn)對目標的定位。但是遙感技術(shù)和GNSS測量技術(shù)相類似，電磁波信號在傳播的過程中容易受到干擾，因此存在測量盲區(qū)，另外遙感技術(shù)還存在費用高、周期長和安全性差等特點。因此，在目前的地籍測量中，通常采用對數(shù)字攝影測量和遙感技術(shù)進行優(yōu)勢互補，使得地籍測量的精度和準確度進一步提升。第二章GNSS測量技術(shù)2.1GNSS測量2.1.1GNSS技術(shù)的應(yīng)用GNSS工程測量應(yīng)用中的最新技術(shù)，從開始的只有少部分方面會使用，到現(xiàn)在普遍性的使用是因為它比傳統(tǒng)測量更加適合使用的特點：①GNSS是全球性都適合使用的，它不受氣候環(huán)境的影響，不需要通視也可以測量，不受時間的限制，夜間測量也不會影響測量的精度，傳統(tǒng)測量既需要通視，又受到了時間上的限制，夜間是不能開展測量工作的，夜間視線模糊測量出來的數(shù)據(jù)誤差較大，通常情況是夜間不開展測量工作。②GNSS的點位測量精度也是可以到達厘米級，而且在使用的方面也是比傳統(tǒng)測量要方便很多，這樣就大大的提高了工作的效率，并且精度不會受到任何的影響。③GNSS還可以連續(xù)高精度的測量，還能隨時觀看測量的數(shù)據(jù)了解點位精度，達到了要求的精度就可以結(jié)束測量，傳統(tǒng)的測量需要是外業(yè)工作結(jié)束了，在進行內(nèi)業(yè)計算的時候才知道數(shù)據(jù)是否達到了精度要求，時常會因為在處理野外數(shù)據(jù)的時候發(fā)現(xiàn)精度達不到測區(qū)的要求，還需要返側(cè)，GNSS測量技術(shù)常用于公路控制測量，礦山測量，地形測量，工程測量等各方面。④GNSS的操作簡單一人就能完成測量的任務(wù)，減少了人力勞動而且成本還低，常規(guī)的測量至少需要二人才能完成效率低成本高，一個測點的測量從開始的架設(shè)儀器到完成一個測點的測量最少需要十幾分鐘才能完成，還需要不斷的去搬儀器，架儀器，這是一個非常費力的操作，但是現(xiàn)在使用了GNSS測量基本能控制在一個測點的數(shù)據(jù)采集也就是1分鐘之內(nèi)就能完成了，同時還能實時知道點位的精度誤差，野外的測量結(jié)束了只需要通過手簿把數(shù)據(jù)導(dǎo)出來然后連接藍牙就能把數(shù)據(jù)直接輸送到了電腦上進行數(shù)據(jù)的處理。GNSS測量技術(shù)與傳統(tǒng)的測量方法比起來真的是有太多的優(yōu)點了，所以GNSS測量技術(shù)是社會上普遍的在使用。2.1.2GNSS技術(shù)基站測量GNSS實時相位差分，一臺接收機固定在已知點上做基準站，基準站是相當于用來做一個信號塔的，它把從衛(wèi)星上接收到的數(shù)據(jù)，通過自身的轉(zhuǎn)化最后都通過通訊系統(tǒng)傳送到移動站，移動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的時候，也是在接收基站的數(shù)據(jù)，移動站在輸入控制點數(shù)據(jù)后進行校正后，就可以進行數(shù)據(jù)測量，并且能在手簿上直接顯示出來。第三章程測量中GNSS技術(shù)的具體應(yīng)用3.1在公路測量中的運用現(xiàn)GNSS測量技術(shù)在公路測量中隨著時代的發(fā)展與進步現(xiàn)在公路的設(shè)計也實現(xiàn)了三維模擬化，這樣能更加直觀的看出設(shè)計的效果，一條公路從最開始的規(guī)劃到施工最后投入使用是需要很長的一段時間，然而測量工作就是在最早的規(guī)劃時期就開始開展工作了，公路測量的時候需要建立起控制網(wǎng)，確保數(shù)據(jù)的精準性，公路測量對精度要求是比較高的，誤差會直接影響到公路的施工，傳統(tǒng)的測量方法因為受到通視要求的影響會直接影響了施工的進度，GNSS是不受時間的影響隨時都能開展工作，也沒有通視的要求，所以現(xiàn)在公路測量方面還是使用GNSS測量技術(shù)比較多，精度也能達到相應(yīng)的要求。3.2礦山測量方面GNSS測量技術(shù)在礦山測量中有很大的優(yōu)勢但是也會存在著不足，在礦山測量由于地形的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的測量是需要在通視的要視線的影響導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)不夠準確，不高效，測量一條剖面一個月都做不下來，工程的進度非常的滿，會嚴重的影響到礦山開采等方面，但是現(xiàn)在利用了GNSS是可以快速提高測量的進度，因為GNSS不要求通視這就大大的降低了測量的難度，并且也更快捷，更高效，精度也是完全能滿足了礦山的要求，更精準的數(shù)據(jù)能夠給礦區(qū)工程在建設(shè)的時候更有效的安全性，不足就是GNSS是在接收衛(wèi)星的信號時在樹木非常茂盛的地方偶爾會在天氣不好衛(wèi)星信號弱會影響GNSS的接收數(shù)據(jù)，3.3GNSS技術(shù)在房產(chǎn)測量的應(yīng)用房產(chǎn)測量之前是使用著傳統(tǒng)方法，隨著GNSS測量技術(shù)的廣泛使用，現(xiàn)在GNSS測量技術(shù)也加入到了其中，房產(chǎn)測量是為了保證給土地與房產(chǎn)的管理提供準確的比例尺平面圖與房屋測量面積相所以在精度方面也是有著較高的要求，在傳統(tǒng)的測量要求是通視，但是是房產(chǎn)的測量就存在了不通視的現(xiàn)象，所以需要不停的搬儀器精度也會受到一定的影響，然而使用GNSS測量就不會有這一項的擔心，應(yīng)為GNSS不要求通視，只是需要在測點上站幾秒鐘就能得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且還能看到精度是否符合要求，這樣的方法簡單方便，成本還降低了并且還能保證了測量的精度，施工的進度也得到了相應(yīng)的提高，所訴現(xiàn)在GNSS測量技術(shù)是非常受歡迎。總結(jié)GNSS測量技術(shù)具備了操作簡單，定位精度可以隨時看，不要求測量點之間通視，一個人就能使用，對測區(qū)的控制范圍廣因此在工程測量中具備十分關(guān)鍵的作用。鑒于此，無論是在國內(nèi)，還是在國際上，GNSS測量技術(shù)都具備非常大的發(fā)展?jié)摿Γ瑥亩軌蛲苿訙y量定位技術(shù)的飛躍。

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