GNSS技術在城市道路工程測量方面的應用研究

黎軍

（九江市市政公用設施管理局，江西 九江332000）

0 引言

伴隨著科學技術、信息化和自動化技術的不斷發展，GNSS測繪技術有了很大的發展。GNSS測繪技術因其測量精度高、測量速度快等優點，在工程測繪中的應用日益廣泛。GNSS測繪技術應用于工程測繪，與信息技術相結合，不僅使測繪程序簡化，而且大大提高了測繪效率。

1 GNSS定位系統的功能與主要特點

接收機可以自行設置坐標系統，相較于全站儀測量，免于后期坐標轉換。GNSS傾斜測量技術的應用，使得很多原本因遮擋無法測量的細部也可以測量，地形圖測繪效率大大提高。接收機的智能化、小型化和集成化，使得GNSS測量技術越來越普及，測量精準易用，放線簡單直觀。

1.1 強大的定位靈敏度

雙頻GNSS接收機的基線解算精度一般是2mm或1mm+1ppm，50km內精度5～6cm，距離越長，其整體功能越明顯。結合相關實踐經驗，GNSS技術的相對定位精度在不超過50km的范圍內可達到10～6m，在不超過100km的范圍內可以達到10～9m。另外，基于300～1500m項目的精確定位，觀測60min以上，平面位置誤差不超過1mm。同時，與ME-5000電磁波測距儀測得的邊長相比，可以看出邊長最大差值為0.5mm，誤差修正為0.3mm。

1.2 易于操作儀器

隨著GNSS接收機的改進，GNSS測量的自動化程度逐漸提高。相關人員只需要做好基礎工作就能準確監測自己的工作狀態，而其他觀測工作，如衛星監測、跟蹤觀測和記錄等，往往是借助儀器實現的。數據采集完成后，也只需關閉電源，整理接收器即可。如果一個站需要連續觀測，就需要利用數據通信手段將相關數據傳遞到指定地點，從而實現全自動的數據采集和處理[1]。

1.3 觀察時間不長

在GNSS系統日益完善，軟件及時更新的背景下，20km內相對靜止的定位只需要15～20min。對于快速靜態相對定位測量，當所有流動站和參考站都保持在15km時，流動站的觀測時間只需要1～2min。當相關人員使用實時動態定位時，每個站只需幾秒鐘即可觀測完成。由此可見，與該技術相匹配的控制網絡可以促進工作水平的整體提升。

1.4 全球全天候定位

由于GNSS衛星數量眾多，可以同時觀測四顆GNSS衛星。換句話說，這項技術可以不受時間和地點的影響進行測量，通常不受氣候條件的干擾。

1.5 站間不要求通視

從客觀的角度來看，站與站之間的通視性往往是測量過程中的一個難題，借助GNSS技術可以妥善處理。在具體測量期間，GNSS只需要滿足測量站上方天空開闊的要求，因此可以省略建立目標的步驟。這種優勢不僅可以節省時間，還可以使選擇工作非常靈活。

2 GNSS-RTK工作原理

持續改進城市道路工程建設質量和效率可以讓人民生活更加方便。而且要順利地進行城市道路建設，前期的工程測繪工作必須做好，同時，相關的設計人員要做好相應的規劃工作，并對具體的施工圖進行設計和研究，從而保證其質量。城市道路工程測繪的內容多、信息量大，利用GNSS技術進行工程測繪工作，可大大提高工程測繪的效率。GNSS-RTK測量是將GNSS接收機設置為參考站，并架設在一個位置進行觀測。基準站與衛星之間的距離修正由已知的基準站精確坐標計算出來，通過專用基準站的無線電臺實時發送出去；另一臺GNSS接收機被設為移動站模式，它不僅能從天空接收衛星數據，還能從基準站接收坐標轉換參數，并利用轉換參數對實時定位結果進行修正。另外，GNSS-RTK測量系統主要包括三個部分：基準站部分、移動站部分和軟件包部分。基準站：該部分主要包括GNSS接收機、GNSS天線、專用電臺等。為采集各種數據信息提供了基本參考，為整個采集資料進一步處理提供了依據。移動站部分：主要由GNSS接收機、專用電臺、測量手墊、電源、定心桿等組成。以全系統為主，通過不斷動態調整移動位置，全面收集信息。軟件包：主要承擔在該技術系統內傳送數據的任務。該系統通過對數據進行加密和傳輸，在目的地對數據進行解密并轉換成用戶可理解的數據。支持實時動態分析，有完善的軟件操作系統和精確的工程測量應用系統[2]。

3 GNSS在城市道路測量中的應用

3.1 測量前的準備工作

首先，在測量前期，要提前準備好行業的數據，同時整合以下幾點:一是測量線的起點；二是測量線路斷點位置，并在此基礎上結合工程實際情況將數據傳輸至指定坐標數據庫。一般來說，直路通常為1m，而彎路通常為10cm，應建設以下兩個地方的坐標:一是城市道路兩側建筑物的轉角坐標；二是排水井的底板角坐標。

其次，選擇最合適的參考站。在具體選擇過程中，基準站不僅要滿足既定標準，還要重點關注信號干擾小的地方，同時采取針對性措施，充分保證測量路線在合理范圍內。

最后，參考站設置在指定地點后，相關人員要科學設計參考站接收機的無線電和系統。然后對移動站的系統進行標準化，并在此基礎上輸入相應的參數，從而明確監測點的坐標。

3.2 控制測量

鑒于傳統的控制測量環節，測量點之間必須具有通視性。顯然，這種行為不僅花費更多的時間，還影響施工進度，使其可靠性無法保證。然而，在借助GNSS技術進行靜態測量時，這一環節可以忽略不計。但靜態測量得到的數據信息只有經過一系列處理后才能與位置坐標匹配，同時在發現深度問題后還要進行相應的返工。

3.3 地形圖測量

在地形圖測量中靈活應用GNSS技術，不需要很多步驟就可以實現地形坐標的確定。同時，如果應用指定的測量軟件，此時僅依靠電子記錄簿即可繪制匹配地形。對原始地形圖進行深入分析后可以發現，測量工作通常采用全站儀的方式進行，監測站要根據地形條件進行移動，有些地區移動頻率明顯，會耗費大量的人力物力。

3.4 橫向和縱向截面的測量

在測量水平和垂直路段的過程中，只要在結合道路中線坐標以及相關繪圖軟件的基礎上就能得到與之相匹配的數據參數。這些數據參數經過詳細計算后，相關工作人員需要在規定的時間內親臨現場進行這項工作，將誤差降到最低。顯然，GNSS技術的有效應用可以減輕工人的工作壓力，節約資金。

3.5 控制測量技術的有效應用

在道路測量工作中，測量單位借助GNSS技術建立了匹配控制網，利用GNSS的靜態測量方法，使測量數據更加可靠。這種測量方法適用于橋梁、立交橋等地方。就常規道路測量而言，主要以PTK動態測量法為主要測量方法。究其原因，不僅可以獲得安全可靠的測量值，還可以實現點位的科學控制，從而從根本上促進施工水平的全面提升。

3.6 GNSS在城市道路測量中的應用

隨著城市建設的完善，老城區的街道、輔助管線等設施也有所增加，測繪行業競爭加劇。根據道路測量儀器的精度和測量區域的大小，道路測量可分為現代道路測量和傳統道路測量?，F代道路主要涉及使用復雜的測量設備(如公共區域和GNSS)測量公路。隨著GNSS技術的發展，高速GNSS動態定位技術被應用到高速公路測量中，大大提高了測量精度，有效減少了員工的工作量。在道路測量中應用GNSS技術應注意以下幾點：時間控制信息和相關測量站只有在系統自檢指標正常后才能輸入；確認主線和測量儀表完好后，方可接通電源；監控時，除非出現故障，否則不要重啟或關閉電源；接收數據后，接收機必須檢查衛星數量、觀測衛星、實時定位結果和變化。

4 測量質量的控制

眾所周知，GNSS技術屬于一種新型技術，在道路測量中的應用較為頻繁，可以為城市道路建設提供安全可靠的數據依據。但由于城市道路測量工程中存在著一些繁雜的問題，所以一定要提高測量質量管理水平。其一，測量單位在開展測量工作過程中，必須嚴格遵守相關法律制度，并在此基礎上，依據有關規范開展測量工作，對于比較特殊的地區，必須保證符合既定標準。其二，明確計量單位的具體職責和義務，深入剖析測量結果，并采取針對性的手段充分保障設備的可靠性與準確性。其三，對于監理單位來說，主要是發揮監督的作用，在監督過程中必須做到公正，在具體測量過程中，對測量部門的所有流程都要嚴格把關。對于監督部門來說，還需要在規定的時間內對相關計量工作進行全方位的監督，只有這樣，才能從根本上保證其設備質量和精度達到既定標準。

5 GNSS-RTK放樣時應注意的問題

在用GNSS-RTK技術放樣時，應注意以下幾點?；鶞收镜奈恢帽M量選擇地勢高、四周空曠的區域，便于信號向外發射，同時要避開干擾信號的地方，如高壓線、發電站、電波發射塔等。點位確定后，要測量其他控制點的坐標，并與已知值進行比較檢查，保證校正的準確性。在精度要求較高的點放樣時，在通信站的中桿上安裝簡易支架，使水準器內的氣泡居中，提高放樣精度。

6 結語

GNSS在城市道路工程測量中的應用將在今后得到進一步的發展。對于GNSS定位系統而言，它具有許多優點，如精度高、性能好等，因此在道路測量中得到普遍認可和推崇。這項技術的迅速發展，必將打破以往的道路測量模式，為我國的經濟建設做出應有的貢獻。