GNSS 测绘技术在工程测绘中的应用

郑一涛

（福建岩土工程勘察研究院有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

在以往的工程测绘中，很容易受到气候、地形等自然环境因素的影响，绝大多数作业都由人工完成，不仅工作量大，还存在较高的难度系数，需要投入大量的人力和精力，且测绘结果的精准性也不高。当前现代科学技术的迅速发展，GNSS 测绘技术在多个领域得到广泛应用，并发挥出较为显著的优势和价值，这一新兴技术融合了如今最为先进的技术手段，包括计算机技术、移动通信技术、卫星技术等，能够在全世界范围内提供服务，能够提供更为精准的测绘结果[1]。在实际的工程测绘工作中，相关人员需要充分掌握GNSS 测绘技术的特点，结合工程项目的实际情况来合理运用该技术，从而为工程项目提供精准的三维坐标测绘服务，确保放线测量定位的精准性，对整个工程是否存在位移、变形等情况进行全面监测，最终进一步提高工程测绘的质效，并提高工程建设的综合效益。

1 GNSS 测绘技术概述

GNSS 全称为全球导航卫星定位系统，该系统目前用于高精度测量、授时校频及导航等民用和军用方面，其中高精度测量涉及地形地籍测量和工程放样等方面，为国土资源、市政建设、交通等领域提供测量服务。GNSS 测绘技术主要是以卫星为基础，开展测量和观测活动，能够实现对监测点持续且不间断的动态监测，不受天气变化的影响。在确保测量结果精准度的同时，各个观测站之间不用建立通视，操作简便，在工程测绘中发挥着重要的应用优势[2]。同时，GNSS 测绘技术具有非常高的测量精度，一般可在毫米以内，还能够实现对不规则测量区域的航迹测量，得到这一区域精确的面积。在采集到测绘区域的数据信息后，再借助专门的计算机系统对这些数据信息进行处理与计算，并自动成图，所以GNSS 测绘具有很强的自动化水平，能够显著提高工程测绘的质量和效率[4]。GNSS 测绘技术在应用中表现出较为突出的特点：

1.1 应用范围广

GNSS 测绘技术能够在多个测绘领域得到较为广泛应用，具有地理数据采集的功能，可为人们的生产活动提供精确的空间信息，如：制定航海航线、明确公路与铁路建设路线、调查国土资源等。目前，GNSS 测绘技术在工程测量、航洋工程测量、资源勘查等多个测量领域发挥着重要的作用，不仅能够获得非常精确的测量结果，无需通视，且测量操作不受地表植被、气候等因素的影响，故而该技术在未来的应用前景十分广阔。

1.2 操作简便快捷

GNSS 接收机具有使用便捷、体积小的优点，将其应用到工程测量中，操作人员仅需在现场启动接收机，就能够实现对卫星所传递信息数据的接收与存储，结束测量后直接关闭设备即可。在整个信息数据采集过程中，只需花费几分钟，故而GNSS 测量具备较为显著的时间效益。随着科技的迅速发展，GNSS 测绘技术的运用水平不断提高，其与网络通信技术、计算机技术的相融合，能够更加快速地完成数据信息的采集、处理及分析，在实际应用中体现出极好的实效性[3]。

1.3 高精度定位

在实际的工程测绘中，GNSS 技术主要是借助卫星系统来精准地定位地面事物，其中静态测量结果的精准度能够达到毫米级别。相较于以往的测绘技术，GNSS 测绘技术显现出很大的应用优势，即动态测量结果的精准度能够达到厘米级别，特别是在工程变形监测中，能够对相应的事物进行全天候、实时监测，并获得更为精确的监测结果，对后期工程建设的有序开展具有积极意义。

1.4 自动化程度高

GNSS 测绘技术中包括了移动通信技术、卫星技术及网络技术等，有着非常高的自动化水平。其中地面部门能够对卫星数据信息的自动传送和接收，系统各部分之间能够利用通信系统来实现信息互通共享，人为操作较少。在工程测绘现场，相关操作人员利用接收器就能够完成数据采集，并通过与GNSS系统中的若干个颗卫星构建通信，对工程测绘所需的信息数据进行迅速采集[4]。另外GNSS 测绘技术实现了多种信息化技术的相结合，能够自动化采集与处理测绘数据信息，并进行自动计算，从而充分满足工程测绘的应用需求。

2 GNSS 测绘技术在某工程测绘中的具体应用

2.1 某工程项目概况

某工程为市政道路工程项目，道路工程全长3.5km，双向四车道，道路工程周边结构较为复杂，包含较多绿化工程、管道工程等，为确保施工顺利，需要通过测绘获取准确全面的信息，以便于施工的有序开展。结合工程项目实际情况来看，其主要表现出以下一些测绘特点：（1）调查项目内容较多，涉及道路、河道、绿地以及管线，其中道路需要明确公厕、镶边石、路灯箱变、路灯、桥梁涵洞、检查井、路牌、交通信号灯等位置信息；河道需要明确河内管线、溢流坝、橡皮坝、堤顶标号、加水站以及泵房等位置信息；绿地需要明确绿化地、广场、小品、公园绿化以及亭阁等位置信息；管线需要明确电力管线、污水管、雨水管以及排洪渠等位置信息。（2）调查信息完整性，即要求全面统计和详细记录这一市政工程四项调查项目的数据信息，其中对于道路的信息统计和记录，应明确人行道、路沿石、树穴池及镶边石等建设所用材料的规格，通过大样图绘制方法来对路灯的单双臂、功率、光源及光源来信息进行准确标注；针对管线的信息统计和记录，需详细测量管道流向、管道坡度、管径及井深等；针对河道的信息统计与记录，需详细测量河道范围内的水利设备设施布设情况，明确河道名称、所有水利设备设施的材质规格等；针对绿地的信息统计和记录，需明确广场、小品及喷灌等材质规格[6]。（3）合理分类不同数据信息，对于道路的数据分类，需依据道路的名称对市政工程中所有道路及其附属物进行建档，详细标明每条道路的起始点，并对分道路的照明设施、果皮箱、公厕等进行全面统计；对于绿地数据建档，应当依据道路名对沿道路的绿化带面积进行统计，按照公园名来对水域面积、占地总面积及铺装面积等进行统计。

2.2 GNSS 测绘技术在某工程项目中的具体应用

2.2.1 首级控制测量应用

对于首级控制测量，建议选择GNSS 静态定位技术，而图根控制测量则建议选择RTK 技术，其中GNSS 静态定位测量技术的应用优势体现为：可显著提高工程控制测量结果的精度，然后通过构建控制网，完成静态的测量。在这一过程中需要重点强调的是：无线电发射塔与面积较大水域将会在一定程度上影响到GNSS 数据的传输，故而针对这类区域的控制点布置，相关操作人员必须先做好实地勘察工作，结合勘查结果来选择科学有效的方法，从而防止数据链丢失或产生多路径效应，最终有效保证测量结果的精确性。

2.2.2 野外数据采集应用

在开展测量野外调查工作时，工作人员可以借助GNSS 测绘技术，对测量区域加以精准的定位，在作业范围内来测量变化岩层形态的实际情况。与传统的拉尺测量技术相比，GNSS测绘技术更便于开展测量工作，且测量工作效率更高。在监测市政工程生态环境区域时，难以避免会受到地形和地貌等外界因素的限制，为保证测量的有效性，应当在测量范围内选择合适的测量技术方法来动态化地开展监测工作。另外，针对测量数据信息的采集，为能够满足动态与实时的要求，就需要充分利用载波相位时差分技术，以更加迅速、高精度地收集和处理数据信息[7]。

该技术在野外数据采集的应用优势还包括：（1）无需对每一级控制点和图根进行逐一加密，仅需对一定的基准点加以简单的设置，然后测量基准点的坐标，再对所有数据进行转换，就可获得高精度的三维坐标；（2）测量工作效率很高，操作简便，以往的测量方法需要投入较大的人力、精力和物力，而RTK 技术的应用只需在设置完成且开通基准站后，一名技术人员手持流动站的接收机，就能够完成测量作业，另一名技术人员则在现场对相关信息进行记录，并绘制草图。然而在实际测量过程中，应用载波相位时差分技术可能会出现这一现象：对于地物的测量，所测地物位置与流动站手持杆彼此重合，RTK 无法正常初始化，接收机仅可以接收非常弱的信号或是完全无法接收信号，这就不能直接测量坐标位置；对此，技术人员需要选用其他方法来测算其平面坐标，不可一味地等待接收信号。

另外，如果待测量点由于受到多种因素的营销而无法到达时，或是待测地物点不能布设PTK 接收机时，或是测量的建筑物淹没在水中时，技术人员应当采用交会法来测量坐标位置，即先借助RTK 在 2 个地物点的连线上明确2 个坐标点且进行相应的测量，随后每2 个坐标点能够与地物点进行连线，这时需要计算出地物点的坐标，仅需4 个坐标就可完成测量工作，最后绘制出相应的平面位置。

2.2.3 放线定位中的应用

在该市政工程建设前期，工作人员需要结合工程设计的实际要求来开展大量的实地放线定位等工作。可以说，放线定位测量是工程测量的重要环节之一，由于放线定位的工程量非常大，所以往往需要投入大量的人力和精力；以往的人工放线定位可能会由于操作不当等原因而出现测量误差，且工作效率比较低。在放线定位中对GNSS 测绘技术加以充分利用，可以在极大程度上减少人力的投入，让放线定位工作更加简便易行，还能够减轻工作人员的工作量。与传统的全站仪放线定位方法相比，利用GNSS 测绘技术来开展放线定位测量时，一名技术人员就能够完成相应的操作，仅需在GNSS 测绘设备中设置相应的线路设计参数，设备就能够依据相关参数来对线路设计相关坐标进行计算，最后根据三维坐标就可完成相应的测量放线工作。如图1 所示，为该工程项目测绘过程中控制点标石埋设图：

图1 标石埋设图

由此可见，GNSS 测绘技术能够大大提高放线定位测量的效率，不仅能够更好地满足设计的要求，还能够保证放线定位的精准。另外，GNSS 测绘设备拥有纠错功能，在具体的放线定位测量过程中，能够实时显示各个设备的位置信息，还能够加载卫星地图和设计底图等，技术人员通过详细观察这些图像信息，就可以及时找出粗差，并调整正确的参数，从而显著提高了放线定位测量的效率和质量

2.2.4 工程复测中的应用

工程复测主要指在市政工程项目正式施工前，建设企业需要对设计单位提供的控制点进行复测和加密，并重新核算该工程的工程量，恢复工程初测的放样桩位，并测量线路工程的横断面[8]。可以说，工程复测是市政工程施工准备工作阶段的一项关键技术工作，也是保证后续市政工程建设顺利开展的重要前提。工程复测的内容包括：（1）平面控制点复测和加密；（2）高程控制点复测；（3）中桩放样；（4）占地边桩与施工边桩放样；（5）横断面测量等。在具体实施过程中，首先施工单位需将工程复测结果上报至工程监理部门，复测结果涉及导线点测量数据、水准测量数据、全站仪测量数据、控制桩测量数据等。为确保工程复测的有效性，应当独立开展各一个子项目。由于一些测量控制点会随地基沉降，所以整个市政工程均须落实控制复核工作，若发现问题，应当对控制点进行详细记录，并建立相应的档案，然后结合这一问题提出科学合理的控制复核方案，交由工程监理部门确认实施。

3 结论

综上所述，当前GNSS 测绘技术迅速发展，在工程测绘领域发挥着非常重要的作用，不仅能够实现对测量数据的有效控制，还能够提高测量工作的质量和效益，节省工程测绘的投入成本，为企业带来更多的效益。以某市政工程测量为例，相关技术人员应当充分了解该工程项目的具体测量要求，然后将GNSS 测绘技术有效应用到首级控制测量、野外数据采集、放线定位及工程复测等环节，从而为市政工程的后期建设提供科学、精准的数据支撑。