GNSS技术在公路测量中的应用

程冬

摘要：针对GNSS技术的优点，结合工程实例，总结了GNSS技术的原理和技术特点，总结分析了GNSS技术在道路检测中的应用及其影响。实践证明，GNSS技术的应用能有效提高公路测量效率，减少测量工作量，具有一定的推广应用价值。

关键词：GNSS技术;公路;测量;技术特点

1、引言

由于传统的公路测量技术受环境影响，测量精度较低，难以满足日益增长的测量需求。GNSS测得的基线精度较高，静态相对定位精度大大优化，达到了亚毫米级的精度，其动态实时定位精度也有很大的提高，可精确到厘米，满足地形道路测量的各种要求。将GNSS技术应用到道路测量中，不仅可以提高整个测量效率，而且可以降低测量强度，降低测量成本，从而为道路测量技术的发展作出贡献。

2、GNSS技术简介

GNSS是全球导航卫星系统的简称，主要是利用導航卫星来发射信号，接收机可以直接获取卫生信号，可以进行定位确定，为公路项目的施工提供有利的基础。对于使用者来说，只要是应用接收机就可以进行施工，静态控制测量工作的进行需要使用3台接收机同时工作，数量越多其工作越方便。该技术在应用中，具备如下特点：

（1）测量的精度高。利用GNSS技术可以形成完善的测量控制网络，可以独立进行基线矢量与站点同步测量卫星，可以更好的实现网平差，在应用中并不会直接受到传算数据的影响。如果设置中并未形成固定的自由网，可以更好的消除传算误差的影响，使得测量数据的精确度达到使用标准的要求。

（2）观测时间短。测量站的时间需要通过GNSS技术来控制，此时可以确定测量的时间在30min以上。

（3）操作简单方便。随着技术的高速发展，GNSS技术中所应用的接收机体积在逐步的缩小，操作也更加的方便快捷，技术水平较高，所以对于操作人员的素质要求更高。在具体的测量过程中，只需要通过天线就能够完成各项工作，然后进行整平处理，并且要确定天线高度尺寸，最后要开启仪器来进行自动检测，并且完成各项数据的有效分析和处理，从而可以准确的获取各个位置的三维坐标参数，以保证测量工作的精确度。

（4）测量站之间无须通视。GNSS技术的主要优势就是保证在各个测量点不通视的情况下就能够完成测量，可以更好的确定各个通视点，为了能够提升信号接收的质量，最好是将测量站点布置在视野开阔的地区中，以保证数据精确度合格。

（5）全天候作业。GNSS技术的应用不会受到时间的影响，夜晚也能够进行数据的观测，可以大大提升施工速度和效率。

（6）提供三维坐标。GNSS技术测量环节进行数据转换，可以更好的确定各个测点平面坐标，然后确定高程数据。

（7）用GNSS技术的应用并不会存在任何累积误差问题。

3、GNSS技术原理

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）是通过人造卫星发送和接收空间地理信息，为全球提供全时段、高精度的地理坐标、速度与时间信息服务的无线电导航系统。它利用卫星之间的伪距、星历、卫星发射时间等信息进行精准测量和定位。该技术的工作原理是空间测距交会，以某一测量基准站的一个固定坐标为参考，采集4颗以上卫星的三维空间坐标作比对，得到基准站与卫星之间的差值，进而计算确定高精度的测量基站空间信息，其测试结果能够精确到毫米级，可有效提升测量质量。在具体应用阶段，首先，以地面主控站为基点，采集范围内各监测站的观测资料和气象信息。然后，利用系统的内设系统，记录卫星的星历表和卫星钟改正数，随后在GPS卫星的辅助下，完成导航电文编制。最后，分析导航电文，推算出控制点的具体坐标。

4、GNSS定位技术的优点

GNSS技术是全球导航定位系统，它有着很多优点，如测量精度非常高：使用GNSS技术可以建立大地的控制网，在实行网平差时，基本上不会受到误差影响，从而可以大幅度提升精度。观测时间段：在对高速公路的观测项目中，可以严格控制时间在30min以内，满足快速观测的需要，操作起来非常方便。GNSS技术已经非常成熟，接收机也变得越来越小而且智能化的程度也越来越高，观测人员的技术水平已经不再是瓶颈，在整个测量的过程中只需要将天线对中，然后整平，最后打开仪器就可以自动检测，自动输出观测之后的三维坐标。测量站之间无需通视：这一优点可以更加方便灵活地选择通试点。全天候作业：与人工观测最大的不同就是GNSS不受时间的限制，可以全天候的工作，当项目工期紧张时，会有很大的帮助。提供三维坐标：GNSS技术获取到的位置信息包括平面坐标和高度信息。

5、GNSS技术在公路测量中的应用

5.1 GSP软件处理过程

高速公路的测量，采用了GSP软件先处理。在平面坐标系中已知中心子午线和高程的情况下，可以利用GSP软件按照类似变换迭代，重建投影面坐标系的中心子午线和高度。

5.2GSP参数准备

启用GSP软件，创建或启用GPS作业，在"已知参数"页输入测网中心经度和投影面高程，调整参数根据WGS84坐标和投影面高度。可根据已知高度选择地面高度，并可选择"三维基准调整"。把转换后的高斯面坐标导入到坐标选项卡的高斯座标页中，在重复测量比较页中加载原始大地网坐标，完成上述准备工作。

5.3中央子午线经度确定

（1）在"F Retest and Compare"页，选择"Transform First"，标记伪稳定点，然后点击"Compare"按钮进行坐标转换。用再测坐标与原坐标进行相似的变换，得到两个坐标系间旋转缩放参数。在下面的信息栏上显示选项。转动参数可以认为是由于中心子午线失配引起的子午线会聚角，缩放可视为由仰角投影面与高斯投影不匹配引起的尺度积分结果。

5.4投影面大地高确定

经一次三维无限制调整后，再测量，原测量的比例参数为-132.9664mm，则dh=λ Rm=848m，修正高度为384m。那么dh=λ Rm=473m，修正高度在90m左右，再計算更换皮带以获得新的坐标系统重新测量网络。再一次进行相似的转换。再次进行网络比较时，比例参数为0.451.8mm。经3次迭代计算，得到的比例尺差近似于0，此时的网络投影高度为原网络投影面的高度，地网原坐标系为：中心经108°，投影面高度为-90m。

5.5新坐标系统与实测值比对

在GG高斯坐标页面，定义新坐标系的经度和投射面高程之后，将J4和J6的控制点坐标转换为G高斯坐标页上的已知交点坐标，从而转换J4和J6。与一个独立的座标相协调。根据这个限制点重新计算控制网络设置。可与设计者联系，改变坐标系参数，统一坐标系测量与设计。文件和重做坐标系的技术改进。一般情况下，卫星的开始和结束视场的选择最好和最稳定的点都可以根据测量边长来确定，为其他控制点更改坐标。

6、结语

GNSS测量技术智能应用到工程路面测量中，既能提高测量效率，又能克服时空限制，扩大测量范围。应用GNSS技术能有效地降低劳动强度，伴随着科技的不断发展，GNSS技术的应用范围将不断扩大，必将促进公路勘探的发展。

参考文献：

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[2]刘永琦.GNSS技术在公路勘测中的应用研究[J].科技视界，2020（13）：158-160.

[3]李树权，王浩良.GNSS技术在公路施工中的应用[J].云南水力发电，2019，35（6）：16-19.