GNSS技术在城市道路工程测量方面的应用研究

2021-03-22黎军

运输经理世界 2021年4期

黎军

（九江市市政公用设施管理局，江西九江332000）

0 引言

伴随着科学技术、信息化和自动化技术的不断发展，GNSS测绘技术有了很大的发展。GNSS测绘技术因其测量精度高、测量速度快等优点，在工程测绘中的应用日益广泛。GNSS测绘技术应用于工程测绘，与信息技术相结合，不仅使测绘程序简化，而且大大提高了测绘效率。

1 GNSS定位系统的功能与主要特点

接收机可以自行设置坐标系统，相较于全站仪测量，免于后期坐标转换。GNSS倾斜测量技术的应用，使得很多原本因遮挡无法测量的细部也可以测量，地形图测绘效率大大提高。接收机的智能化、小型化和集成化，使得GNSS测量技术越来越普及，测量精准易用，放线简单直观。

1.1 强大的定位灵敏度

双频GNSS接收机的基线解算精度一般是2mm或1mm+1ppm，50km内精度5～6cm，距离越长，其整体功能越明显。结合相关实践经验，GNSS技术的相对定位精度在不超过50km的范围内可达到10～6m，在不超过100km的范围内可以达到10～9m。另外，基于300～1500m项目的精确定位，观测60min以上，平面位置误差不超过1mm。同时，与ME-5000电磁波测距仪测得的边长相比，可以看出边长最大差值为0.5mm，误差修正为0.3mm。

1.2 易于操作仪器

随着GNSS接收机的改进，GNSS测量的自动化程度逐渐提高。相关人员只需要做好基础工作就能准确监测自己的工作状态，而其他观测工作，如卫星监测、跟踪观测和记录等，往往是借助仪器实现的。数据采集完成后，也只需关闭电源，整理接收器即可。如果一个站需要连续观测，就需要利用数据通信手段将相关数据传递到指定地点，从而实现全自动的数据采集和处理[1]。

1.3 观察时间不长

在GNSS系统日益完善，软件及时更新的背景下，20km内相对静止的定位只需要15～20min。对于快速静态相对定位测量，当所有流动站和参考站都保持在15km时，流动站的观测时间只需要1～2min。当相关人员使用实时动态定位时，每个站只需几秒钟即可观测完成。由此可见，与该技术相匹配的控制网络可以促进工作水平的整体提升。

1.4 全球全天候定位

由于GNSS卫星数量众多，可以同时观测四颗GNSS卫星。换句话说，这项技术可以不受时间和地点的影响进行测量，通常不受气候条件的干扰。

1.5 站间不要求通视

从客观的角度来看，站与站之间的通视性往往是测量过程中的一个难题，借助GNSS技术可以妥善处理。在具体测量期间，GNSS只需要满足测量站上方天空开阔的要求，因此可以省略建立目标的步骤。这种优势不仅可以节省时间，还可以使选择工作非常灵活。

2 GNSS-RTK工作原理

持续改进城市道路工程建设质量和效率可以让人民生活更加方便。而且要顺利地进行城市道路建设，前期的工程测绘工作必须做好，同时，相关的设计人员要做好相应的规划工作，并对具体的施工图进行设计和研究，从而保证其质量。城市道路工程测绘的内容多、信息量大，利用GNSS技术进行工程测绘工作，可大大提高工程测绘的效率。GNSS-RTK测量是将GNSS接收机设置为参考站，并架设在一个位置进行观测。基准站与卫星之间的距离修正由已知的基准站精确坐标计算出来，通过专用基准站的无线电台实时发送出去；另一台GNSS接收机被设为移动站模式，它不仅能从天空接收卫星数据，还能从基准站接收坐标转换参数，并利用转换参数对实时定位结果进行修正。另外，GNSS-RTK测量系统主要包括三个部分：基准站部分、移动站部分和软件包部分。基准站：该部分主要包括GNSS接收机、GNSS天线、专用电台等。为采集各种数据信息提供了基本参考，为整个采集资料进一步处理提供了依据。移动站部分：主要由GNSS接收机、专用电台、测量手垫、电源、定心杆等组成。以全系统为主，通过不断动态调整移动位置，全面收集信息。软件包：主要承担在该技术系统内传送数据的任务。该系统通过对数据进行加密和传输，在目的地对数据进行解密并转换成用户可理解的数据。支持实时动态分析，有完善的软件操作系统和精确的工程测量应用系统[2]。

3 GNSS在城市道路测量中的应用

3.1 测量前的准备工作

首先，在测量前期，要提前准备好行业的数据，同时整合以下几点:一是测量线的起点；二是测量线路断点位置，并在此基础上结合工程实际情况将数据传输至指定坐标数据库。一般来说，直路通常为1m，而弯路通常为10cm，应建设以下两个地方的坐标:一是城市道路两侧建筑物的转角坐标；二是排水井的底板角坐标。

其次，选择最合适的参考站。在具体选择过程中，基准站不仅要满足既定标准，还要重点关注信号干扰小的地方，同时采取针对性措施，充分保证测量路线在合理范围内。

最后，参考站设置在指定地点后，相关人员要科学设计参考站接收机的无线电和系统。然后对移动站的系统进行标准化，并在此基础上输入相应的参数，从而明确监测点的坐标。

3.2 控制测量

鉴于传统的控制测量环节，测量点之间必须具有通视性。显然，这种行为不仅花费更多的时间，还影响施工进度，使其可靠性无法保证。然而，在借助GNSS技术进行静态测量时，这一环节可以忽略不计。但静态测量得到的数据信息只有经过一系列处理后才能与位置坐标匹配，同时在发现深度问题后还要进行相应的返工。

3.3 地形图测量

在地形图测量中灵活应用GNSS技术，不需要很多步骤就可以实现地形坐标的确定。同时，如果应用指定的测量软件，此时仅依靠电子记录簿即可绘制匹配地形。对原始地形图进行深入分析后可以发现，测量工作通常采用全站仪的方式进行，监测站要根据地形条件进行移动，有些地区移动频率明显，会耗费大量的人力物力。

3.4 横向和纵向截面的测量

在测量水平和垂直路段的过程中，只要在结合道路中线坐标以及相关绘图软件的基础上就能得到与之相匹配的数据参数。这些数据参数经过详细计算后，相关工作人员需要在规定的时间内亲临现场进行这项工作，将误差降到最低。显然，GNSS技术的有效应用可以减轻工人的工作压力，节约资金。

3.5 控制测量技术的有效应用

在道路测量工作中，测量单位借助GNSS技术建立了匹配控制网，利用GNSS的静态测量方法，使测量数据更加可靠。这种测量方法适用于桥梁、立交桥等地方。就常规道路测量而言，主要以PTK动态测量法为主要测量方法。究其原因，不仅可以获得安全可靠的测量值，还可以实现点位的科学控制，从而从根本上促进施工水平的全面提升。

3.6 GNSS在城市道路测量中的应用

随着城市建设的完善，老城区的街道、辅助管线等设施也有所增加，测绘行业竞争加剧。根据道路测量仪器的精度和测量区域的大小，道路测量可分为现代道路测量和传统道路测量。现代道路主要涉及使用复杂的测量设备(如公共区域和GNSS)测量公路。随着GNSS技术的发展，高速GNSS动态定位技术被应用到高速公路测量中，大大提高了测量精度，有效减少了员工的工作量。在道路测量中应用GNSS技术应注意以下几点：时间控制信息和相关测量站只有在系统自检指标正常后才能输入；确认主线和测量仪表完好后，方可接通电源；监控时，除非出现故障，否则不要重启或关闭电源；接收数据后，接收机必须检查卫星数量、观测卫星、实时定位结果和变化。

4 测量质量的控制

众所周知，GNSS技术属于一种新型技术，在道路测量中的应用较为频繁，可以为城市道路建设提供安全可靠的数据依据。但由于城市道路测量工程中存在着一些繁杂的问题，所以一定要提高测量质量管理水平。其一，测量单位在开展测量工作过程中，必须严格遵守相关法律制度，并在此基础上，依据有关规范开展测量工作，对于比较特殊的地区，必须保证符合既定标准。其二，明确计量单位的具体职责和义务，深入剖析测量结果，并采取针对性的手段充分保障设备的可靠性与准确性。其三，对于监理单位来说，主要是发挥监督的作用，在监督过程中必须做到公正，在具体测量过程中，对测量部门的所有流程都要严格把关。对于监督部门来说，还需要在规定的时间内对相关计量工作进行全方位的监督，只有这样，才能从根本上保证其设备质量和精度达到既定标准。

5 GNSS-RTK放样时应注意的问题

在用GNSS-RTK技术放样时，应注意以下几点。基准站的位置尽量选择地势高、四周空旷的区域，便于信号向外发射，同时要避开干扰信号的地方，如高压线、发电站、电波发射塔等。点位确定后，要测量其他控制点的坐标，并与已知值进行比较检查，保证校正的准确性。在精度要求较高的点放样时，在通信站的中杆上安装简易支架，使水准器内的气泡居中，提高放样精度。