GNSS 測繪技術在工程測繪中的應用

鄭一濤

（福建巖土工程勘察研究院有限公司，福建 福州 350108）

0 引言

在以往的工程測繪中，很容易受到氣候、地形等自然環境因素的影響，絕大多數作業都由人工完成，不僅工作量大，還存在較高的難度系數，需要投入大量的人力和精力，且測繪結果的精準性也不高。當前現代科學技術的迅速發展，GNSS 測繪技術在多個領域得到廣泛應用，并發揮出較為顯著的優勢和價值，這一新興技術融合了如今最為先進的技術手段，包括計算機技術、移動通信技術、衛星技術等，能夠在全世界范圍內提供服務，能夠提供更為精準的測繪結果[1]。在實際的工程測繪工作中，相關人員需要充分掌握GNSS 測繪技術的特點，結合工程項目的實際情況來合理運用該技術，從而為工程項目提供精準的三維坐標測繪服務，確保放線測量定位的精準性，對整個工程是否存在位移、變形等情況進行全面監測，最終進一步提高工程測繪的質效，并提高工程建設的綜合效益。

1 GNSS 測繪技術概述

GNSS 全稱為全球導航衛星定位系統，該系統目前用于高精度測量、授時校頻及導航等民用和軍用方面，其中高精度測量涉及地形地籍測量和工程放樣等方面，為國土資源、市政建設、交通等領域提供測量服務。GNSS 測繪技術主要是以衛星為基礎，開展測量和觀測活動，能夠實現對監測點持續且不間斷的動態監測，不受天氣變化的影響。在確保測量結果精準度的同時，各個觀測站之間不用建立通視，操作簡便，在工程測繪中發揮著重要的應用優勢[2]。同時，GNSS 測繪技術具有非常高的測量精度，一般可在毫米以內，還能夠實現對不規則測量區域的航跡測量，得到這一區域精確的面積。在采集到測繪區域的數據信息后，再借助專門的計算機系統對這些數據信息進行處理與計算，并自動成圖，所以GNSS 測繪具有很強的自動化水平，能夠顯著提高工程測繪的質量和效率[4]。GNSS 測繪技術在應用中表現出較為突出的特點：

1.1 應用范圍廣

GNSS 測繪技術能夠在多個測繪領域得到較為廣泛應用，具有地理數據采集的功能，可為人們的生產活動提供精確的空間信息，如：制定航海航線、明確公路與鐵路建設路線、調查國土資源等。目前，GNSS 測繪技術在工程測量、航洋工程測量、資源勘查等多個測量領域發揮著重要的作用，不僅能夠獲得非常精確的測量結果，無需通視，且測量操作不受地表植被、氣候等因素的影響，故而該技術在未來的應用前景十分廣闊。

1.2 操作簡便快捷

GNSS 接收機具有使用便捷、體積小的優點，將其應用到工程測量中，操作人員僅需在現場啟動接收機，就能夠實現對衛星所傳遞信息數據的接收與存儲，結束測量后直接關閉設備即可。在整個信息數據采集過程中，只需花費幾分鐘，故而GNSS 測量具備較為顯著的時間效益。隨著科技的迅速發展，GNSS 測繪技術的運用水平不斷提高，其與網絡通信技術、計算機技術的相融合，能夠更加快速地完成數據信息的采集、處理及分析，在實際應用中體現出極好的實效性[3]。

1.3 高精度定位

在實際的工程測繪中，GNSS 技術主要是借助衛星系統來精準地定位地面事物，其中靜態測量結果的精準度能夠達到毫米級別。相較于以往的測繪技術，GNSS 測繪技術顯現出很大的應用優勢，即動態測量結果的精準度能夠達到厘米級別，特別是在工程變形監測中，能夠對相應的事物進行全天候、實時監測，并獲得更為精確的監測結果，對后期工程建設的有序開展具有積極意義。

1.4 自動化程度高

GNSS 測繪技術中包括了移動通信技術、衛星技術及網絡技術等，有著非常高的自動化水平。其中地面部門能夠對衛星數據信息的自動傳送和接收，系統各部分之間能夠利用通信系統來實現信息互通共享，人為操作較少。在工程測繪現場，相關操作人員利用接收器就能夠完成數據采集，并通過與GNSS系統中的若干個顆衛星構建通信，對工程測繪所需的信息數據進行迅速采集[4]。另外GNSS 測繪技術實現了多種信息化技術的相結合，能夠自動化采集與處理測繪數據信息，并進行自動計算，從而充分滿足工程測繪的應用需求。

2 GNSS 測繪技術在某工程測繪中的具體應用

2.1 某工程項目概況

某工程為市政道路工程項目，道路工程全長3.5km，雙向四車道，道路工程周邊結構較為復雜，包含較多綠化工程、管道工程等，為確保施工順利，需要通過測繪獲取準確全面的信息，以便于施工的有序開展。結合工程項目實際情況來看，其主要表現出以下一些測繪特點：（1）調查項目內容較多，涉及道路、河道、綠地以及管線，其中道路需要明確公廁、鑲邊石、路燈箱變、路燈、橋梁涵洞、檢查井、路牌、交通信號燈等位置信息；河道需要明確河內管線、溢流壩、橡皮壩、堤頂標號、加水站以及泵房等位置信息；綠地需要明確綠化地、廣場、小品、公園綠化以及亭閣等位置信息；管線需要明確電力管線、污水管、雨水管以及排洪渠等位置信息。（2）調查信息完整性，即要求全面統計和詳細記錄這一市政工程四項調查項目的數據信息，其中對于道路的信息統計和記錄，應明確人行道、路沿石、樹穴池及鑲邊石等建設所用材料的規格，通過大樣圖繪制方法來對路燈的單雙臂、功率、光源及光源來信息進行準確標注；針對管線的信息統計和記錄，需詳細測量管道流向、管道坡度、管徑及井深等；針對河道的信息統計與記錄，需詳細測量河道范圍內的水利設備設施布設情況，明確河道名稱、所有水利設備設施的材質規格等；針對綠地的信息統計和記錄，需明確廣場、小品及噴灌等材質規格[6]。（3）合理分類不同數據信息，對于道路的數據分類，需依據道路的名稱對市政工程中所有道路及其附屬物進行建檔，詳細標明每條道路的起始點，并對分道路的照明設施、果皮箱、公廁等進行全面統計；對于綠地數據建檔，應當依據道路名對沿道路的綠化帶面積進行統計，按照公園名來對水域面積、占地總面積及鋪裝面積等進行統計。

2.2 GNSS 測繪技術在某工程項目中的具體應用

2.2.1 首級控制測量應用

對于首級控制測量，建議選擇GNSS 靜態定位技術，而圖根控制測量則建議選擇RTK 技術，其中GNSS 靜態定位測量技術的應用優勢體現為：可顯著提高工程控制測量結果的精度，然后通過構建控制網，完成靜態的測量。在這一過程中需要重點強調的是：無線電發射塔與面積較大水域將會在一定程度上影響到GNSS 數據的傳輸，故而針對這類區域的控制點布置，相關操作人員必須先做好實地勘察工作，結合勘查結果來選擇科學有效的方法，從而防止數據鏈丟失或產生多路徑效應，最終有效保證測量結果的精確性。

2.2.2 野外數據采集應用

在開展測量野外調查工作時，工作人員可以借助GNSS 測繪技術，對測量區域加以精準的定位，在作業范圍內來測量變化巖層形態的實際情況。與傳統的拉尺測量技術相比，GNSS測繪技術更便于開展測量工作，且測量工作效率更高。在監測市政工程生態環境區域時，難以避免會受到地形和地貌等外界因素的限制，為保證測量的有效性，應當在測量范圍內選擇合適的測量技術方法來動態化地開展監測工作。另外，針對測量數據信息的采集，為能夠滿足動態與實時的要求，就需要充分利用載波相位時差分技術，以更加迅速、高精度地收集和處理數據信息[7]。

該技術在野外數據采集的應用優勢還包括：（1）無需對每一級控制點和圖根進行逐一加密，僅需對一定的基準點加以簡單的設置，然后測量基準點的坐標，再對所有數據進行轉換，就可獲得高精度的三維坐標；（2）測量工作效率很高，操作簡便，以往的測量方法需要投入較大的人力、精力和物力，而RTK 技術的應用只需在設置完成且開通基準站后，一名技術人員手持流動站的接收機，就能夠完成測量作業，另一名技術人員則在現場對相關信息進行記錄，并繪制草圖。然而在實際測量過程中，應用載波相位時差分技術可能會出現這一現象：對于地物的測量，所測地物位置與流動站手持桿彼此重合，RTK 無法正常初始化，接收機僅可以接收非常弱的信號或是完全無法接收信號，這就不能直接測量坐標位置；對此，技術人員需要選用其他方法來測算其平面坐標，不可一味地等待接收信號。

另外，如果待測量點由于受到多種因素的營銷而無法到達時，或是待測地物點不能布設PTK 接收機時，或是測量的建筑物淹沒在水中時，技術人員應當采用交會法來測量坐標位置，即先借助RTK 在 2 個地物點的連線上明確2 個坐標點且進行相應的測量，隨后每2 個坐標點能夠與地物點進行連線，這時需要計算出地物點的坐標，僅需4 個坐標就可完成測量工作，最后繪制出相應的平面位置。

2.2.3 放線定位中的應用

在該市政工程建設前期，工作人員需要結合工程設計的實際要求來開展大量的實地放線定位等工作。可以說，放線定位測量是工程測量的重要環節之一，由于放線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；以往的人工放線定位可能會由于操作不當等原因而出現測量誤差，且工作效率比較低。在放線定位中對GNSS 測繪技術加以充分利用，可以在極大程度上減少人力的投入，讓放線定位工作更加簡便易行，還能夠減輕工作人員的工作量。與傳統的全站儀放線定位方法相比，利用GNSS 測繪技術來開展放線定位測量時，一名技術人員就能夠完成相應的操作，僅需在GNSS 測繪設備中設置相應的線路設計參數，設備就能夠依據相關參數來對線路設計相關坐標進行計算，最后根據三維坐標就可完成相應的測量放線工作。如圖1 所示，為該工程項目測繪過程中控制點標石埋設圖：

圖1 標石埋設圖

由此可見，GNSS 測繪技術能夠大大提高放線定位測量的效率，不僅能夠更好地滿足設計的要求，還能夠保證放線定位的精準。另外，GNSS 測繪設備擁有糾錯功能，在具體的放線定位測量過程中，能夠實時顯示各個設備的位置信息，還能夠加載衛星地圖和設計底圖等，技術人員通過詳細觀察這些圖像信息，就可以及時找出粗差，并調整正確的參數，從而顯著提高了放線定位測量的效率和質量

2.2.4 工程復測中的應用

工程復測主要指在市政工程項目正式施工前，建設企業需要對設計單位提供的控制點進行復測和加密，并重新核算該工程的工程量，恢復工程初測的放樣樁位，并測量線路工程的橫斷面[8]。可以說，工程復測是市政工程施工準備工作階段的一項關鍵技術工作，也是保證后續市政工程建設順利開展的重要前提。工程復測的內容包括：（1）平面控制點復測和加密；（2）高程控制點復測；（3）中樁放樣；（4）占地邊樁與施工邊樁放樣；（5）橫斷面測量等。在具體實施過程中，首先施工單位需將工程復測結果上報至工程監理部門，復測結果涉及導線點測量數據、水準測量數據、全站儀測量數據、控制樁測量數據等。為確保工程復測的有效性，應當獨立開展各一個子項目。由于一些測量控制點會隨地基沉降，所以整個市政工程均須落實控制復核工作，若發現問題，應當對控制點進行詳細記錄，并建立相應的檔案，然后結合這一問題提出科學合理的控制復核方案，交由工程監理部門確認實施。

3 結論

綜上所述，當前GNSS 測繪技術迅速發展，在工程測繪領域發揮著非常重要的作用，不僅能夠實現對測量數據的有效控制，還能夠提高測量工作的質量和效益，節省工程測繪的投入成本，為企業帶來更多的效益。以某市政工程測量為例，相關技術人員應當充分了解該工程項目的具體測量要求，然后將GNSS 測繪技術有效應用到首級控制測量、野外數據采集、放線定位及工程復測等環節，從而為市政工程的后期建設提供科學、精準的數據支撐。