GNSS技術在公路測量中的應用

程冬

摘要：針對GNSS技術的優點，結合工程實例，總結了GNSS技術的原理和技術特點，總結分析了GNSS技術在道路檢測中的應用及其影響。實踐證明，GNSS技術的應用能有效提高公路測量效率，減少測量工作量，具有一定的推廣應用價值。

關鍵詞：GNSS技術;公路;測量;技術特點

1、引言

由于傳統的公路測量技術受環境影響，測量精度較低，難以滿足日益增長的測量需求。GNSS測得的基線精度較高，靜態相對定位精度大大優化，達到了亞毫米級的精度，其動態實時定位精度也有很大的提高，可精確到厘米，滿足地形道路測量的各種要求。將GNSS技術應用到道路測量中，不僅可以提高整個測量效率，而且可以降低測量強度，降低測量成本，從而為道路測量技術的發展作出貢獻。

2、GNSS技術簡介

GNSS是全球導航衛星系統的簡稱，主要是利用導航衛星來發射信號，接收機可以直接獲取衛生信號，可以進行定位確定，為公路項目的施工提供有利的基礎。對于使用者來說，只要是應用接收機就可以進行施工，靜態控制測量工作的進行需要使用3臺接收機同時工作，數量越多其工作越方便。該技術在應用中，具備如下特點：

（1）測量的精度高。利用GNSS技術可以形成完善的測量控制網絡，可以獨立進行基線矢量與站點同步測量衛星，可以更好的實現網平差，在應用中并不會直接受到傳算數據的影響。如果設置中并未形成固定的自由網，可以更好的消除傳算誤差的影響，使得測量數據的精確度達到使用標準的要求。

（2）觀測時間短。測量站的時間需要通過GNSS技術來控制，此時可以確定測量的時間在30min以上。

（3）操作簡單方便。隨著技術的高速發展，GNSS技術中所應用的接收機體積在逐步的縮小，操作也更加的方便快捷，技術水平較高，所以對于操作人員的素質要求更高。在具體的測量過程中，只需要通過天線就能夠完成各項工作，然后進行整平處理，并且要確定天線高度尺寸，最后要開啟儀器來進行自動檢測，并且完成各項數據的有效分析和處理，從而可以準確的獲取各個位置的三維坐標參數，以保證測量工作的精確度。

（4）測量站之間無須通視。GNSS技術的主要優勢就是保證在各個測量點不通視的情況下就能夠完成測量，可以更好的確定各個通視點，為了能夠提升信號接收的質量，最好是將測量站點布置在視野開闊的地區中，以保證數據精確度合格。

（5）全天候作業。GNSS技術的應用不會受到時間的影響，夜晚也能夠進行數據的觀測，可以大大提升施工速度和效率。

（6）提供三維坐標。GNSS技術測量環節進行數據轉換，可以更好的確定各個測點平面坐標，然后確定高程數據。

（7）用GNSS技術的應用并不會存在任何累積誤差問題。

3、GNSS技術原理

全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）是通過人造衛星發送和接收空間地理信息，為全球提供全時段、高精度的地理坐標、速度與時間信息服務的無線電導航系統。它利用衛星之間的偽距、星歷、衛星發射時間等信息進行精準測量和定位。該技術的工作原理是空間測距交會，以某一測量基準站的一個固定坐標為參考，采集4顆以上衛星的三維空間坐標作比對，得到基準站與衛星之間的差值，進而計算確定高精度的測量基站空間信息，其測試結果能夠精確到毫米級，可有效提升測量質量。在具體應用階段，首先，以地面主控站為基點，采集范圍內各監測站的觀測資料和氣象信息。然后，利用系統的內設系統，記錄衛星的星歷表和衛星鐘改正數，隨后在GPS衛星的輔助下，完成導航電文編制。最后，分析導航電文，推算出控制點的具體坐標。

4、GNSS定位技術的優點

GNSS技術是全球導航定位系統，它有著很多優點，如測量精度非常高：使用GNSS技術可以建立大地的控制網，在實行網平差時，基本上不會受到誤差影響，從而可以大幅度提升精度。觀測時間段：在對高速公路的觀測項目中，可以嚴格控制時間在30min以內，滿足快速觀測的需要，操作起來非常方便。GNSS技術已經非常成熟，接收機也變得越來越小而且智能化的程度也越來越高，觀測人員的技術水平已經不再是瓶頸，在整個測量的過程中只需要將天線對中，然后整平，最后打開儀器就可以自動檢測，自動輸出觀測之后的三維坐標。測量站之間無需通視：這一優點可以更加方便靈活地選擇通試點。全天候作業：與人工觀測最大的不同就是GNSS不受時間的限制，可以全天候的工作，當項目工期緊張時，會有很大的幫助。提供三維坐標：GNSS技術獲取到的位置信息包括平面坐標和高度信息。

5、GNSS技術在公路測量中的應用

5.1 GSP軟件處理過程

高速公路的測量，采用了GSP軟件先處理。在平面坐標系中已知中心子午線和高程的情況下，可以利用GSP軟件按照類似變換迭代，重建投影面坐標系的中心子午線和高度。

5.2GSP參數準備

啟用GSP軟件，創建或啟用GPS作業，在"已知參數"頁輸入測網中心經度和投影面高程，調整參數根據WGS84坐標和投影面高度。可根據已知高度選擇地面高度，并可選擇"三維基準調整"。把轉換后的高斯面坐標導入到坐標選項卡的高斯座標頁中，在重復測量比較頁中加載原始大地網坐標，完成上述準備工作。

5.3中央子午線經度確定

（1）在"F Retest and Compare"頁，選擇"Transform First"，標記偽穩定點，然后點擊"Compare"按鈕進行坐標轉換。用再測坐標與原坐標進行相似的變換，得到兩個坐標系間旋轉縮放參數。在下面的信息欄上顯示選項。轉動參數可以認為是由于中心子午線失配引起的子午線會聚角，縮放可視為由仰角投影面與高斯投影不匹配引起的尺度積分結果。

5.4投影面大地高確定

經一次三維無限制調整后，再測量，原測量的比例參數為-132.9664mm，則dh=λ Rm=848m，修正高度為384m。那么dh=λ Rm=473m，修正高度在90m左右，再計算更換皮帶以獲得新的坐標系統重新測量網絡。再一次進行相似的轉換。再次進行網絡比較時，比例參數為0.451.8mm。經3次迭代計算，得到的比例尺差近似于0，此時的網絡投影高度為原網絡投影面的高度，地網原坐標系為：中心經108°，投影面高度為-90m。

5.5新坐標系統與實測值比對

在GG高斯坐標頁面，定義新坐標系的經度和投射面高程之后，將J4和J6的控制點坐標轉換為G高斯坐標頁上的已知交點坐標，從而轉換J4和J6。與一個獨立的座標相協調。根據這個限制點重新計算控制網絡設置。可與設計者聯系，改變坐標系參數，統一坐標系測量與設計。文件和重做坐標系的技術改進。一般情況下，衛星的開始和結束視場的選擇最好和最穩定的點都可以根據測量邊長來確定，為其他控制點更改坐標。

6、結語

GNSS測量技術智能應用到工程路面測量中，既能提高測量效率，又能克服時空限制，擴大測量范圍。應用GNSS技術能有效地降低勞動強度，伴隨著科技的不斷發展，GNSS技術的應用范圍將不斷擴大，必將促進公路勘探的發展。

參考文獻：

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