GNSS测量技术在都市建成区测绘工作中的应用及分析

谢黎明

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司信息技术研究院工程测绘分院 云南 昆明 650021

引言

GNSS技术在采矿测量中的使用适应性强，不受限制，易于使用且高度兼容，同时技术测量数据在处理和获取上也有所扩大。GNSS定位技术的应用，可以大大提升都市建成区测量的工作效率，并且降低了测绘过程的工作量，可以在都市建成区建设方面奠定基础。

1 GNSS技术原理及特点

1.1 GNSS系统的概念

最近几年，通过GNSS定位技术可以将传统石油物探测量中存在的问题得到解决，大大提升了石油物探测量的效果和质量，同时也提升了油田建设的水平。以下为具体的内容：①精密定位技术。该技术在进行实际应用中处理各项数据，其中起算数据基础都是通过精密星历及IGS站点联测。IGS可以及时地将站点观测数据发布出去，同时也能准确地分析GNSS数据的坐标框架。另外，通过空间卫星技术可以完成精密星历的定轨，大大提升了基线质量，同时也提升了GNSS控制网的质量。②网络RTK技术。该技术由众多方面构成，其中有GNSS基准站网、流动站、数据中心、通信网络等。其中GNSS基准站都是按照标准采样，并且完成不间断的观测，然后通过网络将观测到的资料实时地传输到CORS数据中心。流动站作用就是将概论的具体位置有效地发给CORS数据中心，在这个传输期间可以降低误差的出现，可以将对流层、大气折射等造成的影响降低，也能大大提升RTK定位准确性。另外，在应用网络RTK技术过程中，对于GNSS天线以及处理器可以将传输的范围可以有效降低。

1.2 技术原理

全球导航卫星系统是利用人造卫星发送、接收空间地理信息，可以给全球带来精度高、时段全的地理坐标等无线导航系统。测量和定位主要是通过卫星发射时间、伪距、星历等信息。与此同时，该技术工作原理就是与空间测距实现了交会，将某一个测量的基准站作为一个固定坐标来参考，可以对比卫星三维空间坐标，并且获得准确的卫星、基准站的差值，计算出基站空间信息，并且测量的结果可以达到毫米级别，大大提升了测量的整体质量。在实际的应用中，要将地面主控站作为一项基点，其中按照检测站观测到的资料和信息通过系统，可以将卫星星历表记录，然后通过GPS卫星辅助作用，编制导航电文，最终就能推算不同的控制点坐标。

1.3 技术特点

①数据完整度和精准度高。其在应用阶段借助卫星提供的导航电文，而卫星自身性能可靠性很强，能够根据要求完成指定任务，可有效提升所采集数据的准确性和完整性；②兼容性。在数据整理中，可整理的数据信息不只限于导航电文，对于图像、数据包等信息都可以进行识别，具备了非常强的兼容性，能满足系统的应用需求；③操作便捷度高。在系统应用中，GNSS技术在应用阶段的自动化程度较高，避免了人为测量所带来的误差，这对于公路测量工作的顺利推进有着积极的作用。

1.4 GNSS技术的发展方向

连续运行卫星定位服务系统（CORS系统）是现代GNSS的重要发展方向。CORS系统利用一个或若干个固定的、连续运行的GNSS参考站，通过网络通信将观测值、各种改正数、状态信息等传输给用户。CORS技术的使用，极大地提高了GNSS作业的效率，无须架设自己的基准站，不受作业距离限制，在CORS系统信号覆盖区域，几十千米范围内的平面测量误差达到厘米级；CORS技术增强了观测数据的可靠性，消除了传统测量逐级产生的累计误差。目前，我国的很多省市都建立了CORS系统，有些地方的CORS系统能够覆盖大多数的野外工作区域。

1.5 影响因素分析

1.5.1 观测条件。控制点的选择要避免无线电干扰和多路径效应。GNSS数据链传输容易被高大物体和高频信号源干扰。控制点应选择在地势开阔，确保附近无线电、大面积水域，并将天线高度升高。有些影响因素不能避免时，加长仪器的观测时间，能够有效降低数据的误差。

1.5.2 人为因素。①人员对设备的操作。对中整平误差直接影响获取数据的精度，天线高的量取误差也是影响高程的因素之一，静态测量模式应从3个方向量取采用平均值，RTK模式应准确量取基准站、移动站的天线高，不同设备应根据使用说明量取正确的天线高，区分杆高、斜高、直高等高度。②控制点的布设与选择。静态测量控制点的布设，要根据作业要求，选择合适的测量模式和布网形状，已知点选择较高精度的。RTK控制点要尽可能布置在制高点上，观测距离不应超出设备有效作业距离。在条件较差的地方增加一些多余控制点。

1.5.3 仪器因素。仪器设备的初始化能力。在地形复杂、遮挡较为严重的区域作业时，容易发生失锁现象，对测量的精度和效率都有影响，一方面应在作业时经常重新初始化；另一方面优先选择初始化能力强和所需时间短的GNSS设备。

2 GNSS测量技术在都市建成区测绘工作中应用特点

2.1 为都市建成区国土空间规划建设提供高精度的基准数据

历经多年的创新发展和技术引进，在我国都市建成区国土空间规划建设中应用GNSS测量技术提供了充足的数据和资料，也给都市建成区实现现代化建设奠定了基础，带来了物质和精神上的财富。另外，随着网络RTK技术、基准控制静态和动态观测技术的应用和发展，在都市建成区测绘中已经采用到了先进的技术，这些高精准技术和各项功能大大提升了都市建成区基准控制网的精度，同时也促进了该地区经济的快速发展，并且促进国土空间规划建设，不仅带来了经济效益也实现了社会效益[1]。与此同时，通过采用GNSS测量技术，可以快速建立大都市空间参考基础，构建了当下“数字城市”、“智慧城市”等，也能大大提升在大都市建成区在区域经济中的核心竞争力。

2.2 为都市建成区各类道路工程建设带来精准服务

在都市各种基础性道路建设的测绘工作中采用GNSS测量技术，可以快速建立道路工程高精度控制网。与此同时，要通过GNSS建成控制网，然后在通过传统的测绘方法，例如，导线测量、三角测量等完成控制网的加密，可以让高程和地面产生的误差降低，还能大大节省成本的同时缩短施工建设周期。GNSS导航定位技术要和网络RTK技术中放样功能有效的结合，可以实现精准的导航，也能让放样过程中数据准确性，确保了各个点位之间不会出现干扰，也能降低误差的出现。另外，在各种道路纵横断面放样中，利用计算机软件处理断面坐标，可以发挥出GNSS的作用和价值，降低了各种重复性工作，提升了工作效率的同时降低了作业人员在户外的工作强度和难度，缩短了建设工期，从而也起到了降低成本的目标。

2.3 在都市建成区各等级平面控制测量中的应用

在都市建成区各等级平面控制测量中采用GNSS测量技术，最大的优势就是可以解决传统控制测量中通视要求，不仅大大提升了精度，同时也节约了成本。在进行城市建成区各级各类平面控制测量过程中，应用GNSS测绘的基础控制网络会受到很大的限制，通常情况下市级行政单位面积很大，并且边长范围很大，从几百到上千米，因此要提升建设区域GNSS控制网作用。另外，要完善、补充基础性控制网，对于现有的控制网和拟合区域大地水准面要进行加密。建立GNSS观测基准网或者是进行观测过程中，需要确保基础控制网布设的合理性和科学性，与此同时还要重点关注到测绘仪器设备开关时间，时间采样间隔等。在进行野外作业中采用GNSS的高等级控制网，要在网内建设出同步环，才能确保网络的精确性；在开展数据网平差计算中，需要关注影响GNSS高程拟合精度的方面，利用综合数据分析获得建模的具体参数。

2.4 在都市建成区地籍调查中的应用

地基调查是开展地籍管理工作中重要的构成内容，也是都市建成区各级政府行使行政管理权力的一项重要工作。地籍测量，主要是给自然资源管理提供重要的地理信息资料，构建信息参考系统，可以实现动态化的管理，因此要坚持一下的原则。①分级布网、逐级控制；②要从整体向着局部出发。进行都市建成区地籍调查工作之前，对于整个测量地区要进行充分的了解和掌握，尤其是被测地区的行政范围、地理、地质条件等各方面内容都要整理，与此同时还要搜集当地的人文特色，结合地区的房屋、景观等内容开展测绘工作的标记，尤其是设计测绘基准网中，要将高大的建筑物避开，提高测绘的效率，降低测绘成本。在地籍测绘控制网中采用GNSS布设要重视以下4个方面[2]。①在进行GNSS定点布设基础控制网过程中，要和之前的平面控制网实现重合，因此就要在工作开展中要提前将资料搜集。②在进行高程测绘中采用GNSS，GNSS无法有效的测绘到相关的高度值，因此要经过一系列的数据处理。③测绘频率高，在重复的测绘过程中可以降低误差，大大提升了测量的精确性，也能确保了各个控制点之间的紧密型。④测绘点和测绘网之前都实现了闭合，大大提升了测绘的效率和质量。

3 GNSS测量技术在都市建成区测绘工作中应用存在的问题

3.1 与都市建成区发展的结合密切度不够

随着科学技术的发展，第一生产力从传统的农业行业向着科学技术实现了转变。在都市建成区各级各类工程建设中采用高新科学技术，给各地区经济发展奠定了基础，随着“数字城市”、“智慧城市”等理念灌输，在大都市规划建设建设中采用GNSS测量技术提供了有效的信息和技术上的支持，也促进了高新技术的发展，但是在实际的应用中，由于很多领域由于覆盖面少，缺乏融合性等，需要加以重视和探索。另外，在大都市的未来发展道路上，要创新GNSS测量技术的应用，要让GNSS测量技术和其他行业实现融合。

3.2 提升先进的国产测绘技术装备

随着我国北斗导航卫星系统建设水平的升高，很多的基础性设施都已经陆续完成，国家在先进技术装备的投入力度上不断地加大，政府部门专门成立了政策类的资金扶持，同时增设了资金补贴等方式促进卫星导航定位事业的发展，实现了市场化和国际化，也将其他国家垄断的行为有所打破，促进了我国各项技术的快速发展[3]。与此同时，作为研究单位对技术装备和高新管理制度需要探究和完善，要利用多渠道的先进高新技术来提升我国建成区空间规划建设水平。

4 结束语

综上所述，我国各级城市在规划设计前期采用GNSS定位技术，不仅确保了位置定位的高精准，同时也增加了导航信息，为我国的国民经济增长奠定了基础。目前，随着科学技术的提高，对于都市建成区测绘的精确度要求越来越高，因此，作为研究单位要引进先进的技术，满足当下的时代发展需求，我们必须建立自己的测绘卫星导航定位网络，更好地为新时期、新时代社会主义现代化建设而服务。