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基于GNSS的工程测量方法研究

张涛

牡丹江市大地测绘有限公司

摘要: 基于时代变化科学技术创新,大量新型技术手段运用于工程测量中,GNSS正是其中之一。基于此,文章围绕以GNSS为基础的工程测量方法进行探讨。首先对GNSS技术在工程中的应用做出说明,包括水下工程测绘、航空摄影等多个方面,之后开展针对性实验深入分析,针对数据选择合适的方法加以处理,最后归纳总结提出适当建议方便测绘工作开展。希望下述论述内容能够为相关从业人员提供参考帮助。
关键词: ​GNSS;工程;测量方法
DOI:10.12721/ccn.2022.157164
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对任何工程而言,测量都是不可省略的一环,测量阶段生成的各项数据是保证施工顺利进行的关键因素,正因如此作业单位必须要对该工作给予足够重视,打造一支高素质高水平测绘队伍,引入现代化技术手段。对工程进行综合分析掌握作业内容,待测绘目标确定之后结合实际情况,选择适当方式应用测绘技术,充分发挥技术具有的作用,采集所需数据资料为工程提供保障。

1GNSS测量技术在工程中的应用

1.1在工程测量中的应用

目前施工过程中常用确定点位的技术包括两种,分别是静态相对定位以及动态定位。前者是通过同一条水平线中的接收装置采集数据,之后操作专业软件处理这些数据,分析之后即可得到结果。后者是将多台接收设施放在载体下方,旨在对后续测量生成的数据加以处理。考虑到上述测量技术之间存在的差异,经两种技术收集的数据同样有所不同。同一时间段接收来自GNSS卫星的数据,比较分析差分之后加以改正,之后以无线电数据链电台作为传输通道,将改正之后的数据传递至共视卫星流动站,如此可对数据进行优化。动态定位技术具有较强的适应能力,可用于多种环境下。

1.2在水下工程测绘中的应用

通过GNSS技术采集的数据精准度较高,而且实际运用中可在短时间内完成定位,正因如此在水资源、海洋资源等方面得到应用,效果显著受到高度重视。GNSS可以探明水下地形分布以及地势走向,结合计算机技术绘制水下地形图。水下工程测绘主要使用探测仪,横向测量采取差分GNSS技术,两者具体操作存在一定差异,测绘过程中要结合具体对象对技术规范和内容进行分析。简化操作流程,弱化外在条件对测绘造成的影响,充分发挥GNSS技术具有的作用。

2 GNSS高程控制测量实验

2.1实验方法

结合实例对各种测量方法的高程进行比较,操作详情如下:在实验范围内设置控制点位并设网形,选择已被控制的点位,记录具体坐标及详细情况,设计GNSS网形,设计具体测绘路线。引用静态测量技术,通过GPS接受装置收集数据,完整填写静态测量作业调度表。将数据导人电脑,使用HG0解算软件对静态采集的数据进行平差处理,代人已知点位坐标,得到静态测量其他控制点的高程数据。严格按照四等水准测量技术指标,确保数据符合限差,依次完成整个闭合水准路线的外业测量,经计算得到合格的水准观测记录表。严格按照四等水准测量的限差要求,进行水准测量内业计算,得到合格的四等水准测量成果,计算出所有控制点的高程。对静态和水准所得到的高程进行精度对比分析,计算出静态GNSS测量与水准测量高程的差值,得出结论:在小范围平坦区域,可用GNSS拟合高程代替水准高程。

2.2测区选择

所选测区在A区内,东至田径场,西至宿舍楼,南至南大门,北至新餐厅,共选取10个控制点,已知点2个,两点之间在200 m左右。

表1静态测量技术指标

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2.3 GNSS作业调度

为了使测量工作效率更高,对选取的三台海兴达GNSS接收机进行编号,分别为L1,I2,L3,结合所设计的GNSS控制网编写作业调度表。为便于观测作业,在选取测站时,控制点的.上空应尽可能开阔,在10°-15°高度角上尽量避免成片障碍物的遮挡,选择控制点的位置在工作时要比较便利,且上点方便、易于保存,.用红漆或钉子标记。控制点选择完成后,进行外业观测,对数据进行采集。GNSS外业测量方面。本次静态测量的GNSS网采用边连式布网,采用3台GNSS接收机进行同步观测,观测期间天气晴朗,卫星状态良好,大部分时间可接收到4颗以上卫星信号,外业观测工作历时1 d完成。常规水准测量方面。本次实验选取数字水准仪进行四等水准的外业测量。四等水准测量布设的是一条闭合水准路线,包括2个已知GPS控制点3个已知高程控制点。测量过程按照四等水准测量技术要求执行,测量方法采用后前前后、偶数进站的方式观测。按照四等水准测量设中间站5站,总共14站,外业观测工作历时2 d完成。

3数据处理

3.1静态数据处理

GNSS静态测量数据与传统水准测量数据有所不同,它是指接收的天线到卫星的距离和卫星星历等数据。要得到具有实际意义的定位成果,需要对GNSS定位数据进行一系列的处理。用数据线连接GNSS,将数据传人电脑,将数据重新命名,用HG0软件进行处理,GNSS数据处理的基本流程为:数据采集、数据传输、基线解算GNSS网平差。

3.2水准数据处理

按照四等水准技术要求进行水准测量内业计算,经计算得到闭合差为+7.5 mm,在线路高差闭合差容许值8.9 mm之内,符合四等水准的技术指标。

4基于GNSS工程测量方法的建议

其一缩短观测路程将点位设定在较为方便的地带,早期水准测量点位要求必须保证通视,规避一切阻碍实现的物体,包括山川河流,并且随意相邻点位之间的路线应依次通过,但采取GNSS技术之后任意测量点位之间无需确保绝对通视,通过打造控制网能够减少测绘工作量。其二静态测量方式的优势在于可以在任何天气下进行测绘,无需考虑视线是否通畅,可随时为作业人员提供相应点位标高,操作简单便捷便于了解实际情况。相邻点位之间中间点数量较少,点位设置不受限制,可减少时间及精力投入。高程静态测量需规避高层建筑、水域以及大功率发电设备等,条件允许的情况下尽量在开阔环境下完成测量工作。其三减少外测时间,降低测绘工作难度。选择易于把控的观测点,将误差控制在允许范围内。早期水准测量过程中,相近的控制点中间需持续测量,如果任一点位出现问题,都需重新操作。通过GNSS技术进行测绘时,只需保持对中调平,记录相关信息,由接收机自行采集数据,无需投入人力资源,减少作业量同时对测绘人员要求较低。

5结语

由上述内容可以看出,如今GNSS技术已经成为工程建设阶段常用技术手段,尽管该技术的精准度可以满足作业需求,但技术具体应用过程中很容易受到外在条件干扰,包括天气变化、电场、磁场等,无法满足对精度要求过高的工程所提需求,一般情况下高精度工程所需数据是通过水准测量采集。另外数据分析过程中所用软件不同,最终结果之间同样存在差异,应基于实验和数据处理引入各种技术手段以及模型,将误差控制在允许范围内,进一步提高测量精度。

参考文献

[1]蒋子珑,蒋健,陈炜.基于GNSS的在线工程测量系统设计[J].测控技术,2018,37(6):4.

[2]堵景林,卢金存,刘海南,等.基于GNSS的工程测量方法研究[J].黑龙江科学,2022,13(10):4.

[3]周源文.基于GNSS的在线工程测量系统设计研究[J].黑龙江水利科技,2019,47(6):3.