gnss測量技術(shù)論文

　　GNSS測量是用接收機(jī)與天線組成的測量系統(tǒng),學(xué)習(xí)啦小編整理了gnss測量技術(shù)論文，有興趣的親可以來閱讀一下!

　　gnss測量技術(shù)論文篇一

　　GNSS測量技術(shù)在城市測量中的應(yīng)用

　　摘要：GNSS城市測量技術(shù)內(nèi)容主要包括城市CORS系統(tǒng)建設(shè)、城市GNSS網(wǎng)建設(shè)、城市GNSS RTK測量、城市GNSS高程測量等，本文主要就這幾方面的技術(shù)應(yīng)用作了簡要應(yīng)用分析。

　　關(guān)鍵詞：GNSS;CORS系統(tǒng);控制網(wǎng);RTK測量;高程測量

　　Abstract: GNSS measurement technology mainly includes the construction of city, city CORS city GNSS network construction, city, city GNSS RTK measurement of GNSS height measurement, this paper focuses on several aspects of this technology are briefly applied analysis.

　　Key words: GNSS; CORS system; control network; RTK measurement; height measurement

　　中圖分類號：P224

　　全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)技術(shù)的應(yīng)用，導(dǎo)致傳統(tǒng)測量的布網(wǎng)方法、作業(yè)手段和內(nèi)外作業(yè)程序發(fā)生了根本性的變革，為城市測量提供了一種嶄新的技術(shù)手段和方法。全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)具有全球性、全天候、高效率、多功能、高精度的特點(diǎn)。在用于大地定位時，測站間不要求互相通視，無需造標(biāo)，不受天氣條件影響。一次觀測，可以獲得測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)內(nèi)容包括城市CORS系統(tǒng)建設(shè)、城市GNSS網(wǎng)建設(shè)、城市GNSS RTK測量、城市GNSS高程測量等，適用于城市各等級控制測量、工程測量、變形測量和地形測量等。GNSS技術(shù)將以高速度、高精度、低成本為城市建設(shè)服務(wù)，快速、及時、準(zhǔn)確地為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供測繪保障。

　　一、城市CORS系統(tǒng)建設(shè)

　　GNSS技術(shù)已在國內(nèi)導(dǎo)航、定位、科學(xué)研究領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。一個城市只應(yīng)建設(shè)一個城市CORS系統(tǒng)，避免重復(fù)建設(shè)和資源浪費(fèi)。系統(tǒng)建設(shè)不但要滿足城市測繪部門對定位的需求，還要綜合考慮地震、氣象、土地和其他行業(yè)對系統(tǒng)的需求[1]。具體實施可根據(jù)城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況可以一次建設(shè)完成，也可分期建設(shè)，城市CORS系統(tǒng)作為城市重要的空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施之一，首先要滿足城市對空間定位的不同服務(wù)需求。

　　城市CORS網(wǎng)的布設(shè)不同于城市常規(guī)GNSS網(wǎng)的布設(shè)，常規(guī)GNSS網(wǎng)的邊長一般較短，而CORS網(wǎng)站間距離可根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計而適當(dāng)加長。下表1列舉了部分城市及地區(qū)已建成的CORS網(wǎng)平均邊長。

　　表1部分城市及地區(qū)CORS網(wǎng)

　　根據(jù)對部分城市及地區(qū)已建成的CORS網(wǎng)平均邊長的統(tǒng)計和分析，制定了城市CORS網(wǎng)的平均邊長為40km這一指標(biāo)。為了滿足CORS系統(tǒng)厘米級的實時定位服務(wù)精度。在具體布設(shè)中可以根據(jù)城市地理位置、城市規(guī)模和建設(shè)應(yīng)用等情況，有針對性地確定CORS站密度。但是相鄰CORS站最長間距不宜超過80 km。由于地殼形變、自然災(zāi)害、地下水的過量開采等原因，可能導(dǎo)致城市CORS站站址的不穩(wěn)定，應(yīng)定期對CORS網(wǎng)進(jìn)行坐標(biāo)解算，解算周期不應(yīng)超過一年。CORS站坐標(biāo)的平面位置變化不應(yīng)超過1.5cm;高程變化不應(yīng)超過3cm。當(dāng)CORS站坐標(biāo)的變化量不符合規(guī)定時，應(yīng)分析原因，并應(yīng)及時更新CORS站坐標(biāo)或另選新站。對于地面沉降嚴(yán)重的區(qū)域，可另行制定高程變化的變化量限值。

　　二、城市GNSS控制網(wǎng)建設(shè)

　　GNSS網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)遵循從整體到局部、分級布網(wǎng)的原則。城市首級GNSS網(wǎng)應(yīng)一次全面布設(shè)，加密GNSS網(wǎng)可逐級布網(wǎng)、越級布網(wǎng)或布設(shè)同級全面網(wǎng)。GNSS網(wǎng)布設(shè)特征：如果某GNSS網(wǎng)由n個點(diǎn)組成，每點(diǎn)的設(shè)站次數(shù)為m，用N臺GNSS接收機(jī)來進(jìn)行觀測時，觀測的時段數(shù)C：C=n﹒m/N一個時段中用N臺GNSS接收機(jī)來進(jìn)行同步觀測時，可組成非獨(dú)立的基線向量數(shù)：N(N-1)/2，所以該GPS網(wǎng)中共有非獨(dú)立的基線向量數(shù)：J總=C﹒N(N-1)/2每個時段中可測定的獨(dú)立基線向量數(shù)為N-1條，故在該網(wǎng)中獨(dú)立基線向量數(shù)總數(shù)為：J獨(dú)= C﹒(N-1)

　　在由n個點(diǎn)組成的GNSS網(wǎng)中只需要有(n-1)條基線向量就可以確定這n個點(diǎn)的相對位置(如果其中有一個點(diǎn)的坐標(biāo)是已知的，就可以確定其余n-1個點(diǎn)的坐標(biāo))。因此， 該GNSS網(wǎng)的必要基線向量數(shù)：J必= n-1網(wǎng)中實際測定的獨(dú)立基線向量數(shù)為C﹒(N-1)條，所以，網(wǎng)中的多余基線向量數(shù)為：J多= J獨(dú)- J必= C﹒(N-1)-(n-1)舉例：某GNSS網(wǎng)由80個點(diǎn)組成，現(xiàn)準(zhǔn)備用5臺GNSS接收機(jī)來進(jìn)行觀測，每個點(diǎn)重復(fù)設(shè)站為4次。則全網(wǎng)的觀測時段數(shù)C為：C=n﹒m/N=80×4/5=64全網(wǎng)共有基線向量數(shù)：J總=C﹒N(N-1)/2=64×5×4/2=640條

　　網(wǎng)中獨(dú)立基線向量數(shù)為：J獨(dú)= C﹒(N-1)=64×4=256條。GNSS網(wǎng)的必要基線向量數(shù)：J必= n-1=80-1=79條。網(wǎng)中的多余基線向量數(shù)為：J多= J獨(dú)- J必= 256-79=177條。三、城市GNSS RTK測量技術(shù)及其應(yīng)用

　　RTK測量可采用單基站RTK測量和網(wǎng)絡(luò)RTK測量兩種方法進(jìn)行。已建立CORS系統(tǒng)的城市，宜采用網(wǎng)絡(luò)RTK測量。在實際作業(yè)過程中，有一些通信信號較弱或覆蓋不到的困難地區(qū)，無法實時進(jìn)行單基站RTK和網(wǎng)絡(luò)RTK測量，現(xiàn)場可以采用后處理動態(tài)測量的模式進(jìn)行RTK測量。單基站RTK測量的基準(zhǔn)站設(shè)置是關(guān)鍵性的第一步。基準(zhǔn)站的選擇直接影響到作業(yè)半徑和效率。若基準(zhǔn)站選擇不當(dāng)，基準(zhǔn)站觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和無線通訊信號傳播質(zhì)量無法保證。該基準(zhǔn)站支持的所有流動站都不能順利作業(yè)，或者造成基準(zhǔn)站頻繁遷站，影響工作進(jìn)程?；鶞?zhǔn)站的設(shè)置要與當(dāng)前作業(yè)方式匹配，還要與流動站的模式匹配。

　　靜態(tài)GNSS控制網(wǎng)測量可以通過基線精度、重復(fù)基線差及環(huán)閉合差和平差等作業(yè)過程對成果進(jìn)行檢驗;RTK測量每個測設(shè)點(diǎn)都是相互獨(dú)立的，點(diǎn)與點(diǎn)之間沒有直接關(guān)系，對于因意外產(chǎn)生的粗差無法發(fā)現(xiàn)[2]。因此，為提高RTK測量的可靠性，保證儀器各種設(shè)置正確，測量過程中應(yīng)選擇一定數(shù)量的已知坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測量校核，以檢查用戶站設(shè)備的可靠性以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的準(zhǔn)確性。

　　利用已有RTK測設(shè)的控制點(diǎn)時，應(yīng)進(jìn)行坐標(biāo)或幾何檢核。對已有的RTK控制點(diǎn)，可以作為RTK測量時的校核點(diǎn)，也可以作為同等級布設(shè)的控制點(diǎn)。該校核點(diǎn)如果要作為控制點(diǎn)使用時，應(yīng)與新布設(shè)的控制點(diǎn)統(tǒng)一。統(tǒng)一進(jìn)行控制點(diǎn)間的邊長、角度以及坐標(biāo)檢核，應(yīng)達(dá)到精度要求。RTK測量的精度會受到各種因素的影響。由于載波相位進(jìn)行測量具有多值性，初始化過程中各種誤差以及數(shù)據(jù)鏈傳輸過程中外界環(huán)境、電磁波干擾產(chǎn)生的誤差的影響，可能導(dǎo)致整周未知數(shù)解算不可靠。同時，RTK測設(shè)點(diǎn)間的相互獨(dú)立，與傳統(tǒng)測量強(qiáng)調(diào)的相鄰點(diǎn)間相對關(guān)系有著根本上的區(qū)別。

　　四、城市GNSS高程測量技術(shù)及實例應(yīng)用

　　GNSS高程測量按作業(yè)過程應(yīng)分為高程異常模型的建立、GNSS測量和數(shù)據(jù)處理。高程異常模型可利用已有模型。高程系統(tǒng)中最常用的有正高系統(tǒng)(以大地水準(zhǔn)面作為參考基準(zhǔn)面)和正常高系統(tǒng)(以似大地水準(zhǔn)面為參考基準(zhǔn)面)。我國使用的高程系統(tǒng)是正常高系統(tǒng)。采用GNSS測量技術(shù)測定地面點(diǎn)的高程是以地心坐標(biāo)的地球橢球面為基準(zhǔn)的大地高H，大地水準(zhǔn)面和似大地水準(zhǔn)面相對于地球橢球面有一個高度差，分別稱為大地水準(zhǔn)面差距N和高程異常ζ。大地高H、正高Hg和正常高Hγ之間按下列公式計算： H=Hg+NH=Hγ+ζ如果能夠比較精確地確定地面點(diǎn)的高程異常，則用GNSS測量方法可精確測定地面點(diǎn)的正常高。

　　gnss測量技術(shù)論文篇二

　　GNSS靜態(tài)測量技術(shù)要求淺析

　　摘要：本文介紹了常用規(guī)范中有關(guān)衛(wèi)星定位靜態(tài)測量的技術(shù)要求，并對各規(guī)范的不同技術(shù)要求進(jìn)行了比較與分析。

　　關(guān)鍵詞GNSS靜態(tài)測量GNSS測量常用規(guī)范GNSS技術(shù)要求比較與分析

　　中圖分類號：P258]文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

　　衛(wèi)星定位技術(shù)具有全球性、高效率、多功能、高精度的特點(diǎn)。衛(wèi)星定位靜態(tài)測量其定位精度高達(dá)10-6~10-7，廣泛應(yīng)用于各種類型和等級的控制網(wǎng)的建立。有關(guān)衛(wèi)星定位測量(以下簡稱GNSS測量)常用的規(guī)范較多，各個規(guī)范分別從相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定了詳細(xì)的GNSS測量技術(shù)要求，使GNSS測量的應(yīng)用具有良好的可操作性，發(fā)揮了巨大的作用。下面就常用規(guī)范中有關(guān)GNSS靜態(tài)測量的技術(shù)要求作一些比較與分析：

　　1、坐標(biāo)系統(tǒng)

　　滿足測區(qū)內(nèi)投影所引起的長度變形值不大于2.5cm/km，是建立或選擇平面坐標(biāo)系的前提條件和基本準(zhǔn)則;而確定控制網(wǎng)的位置基準(zhǔn)則是GNSS網(wǎng)基準(zhǔn)設(shè)計的主要問題，可根據(jù)測區(qū)的地理位置、平均高程來選擇適宜的坐標(biāo)系統(tǒng)。GNSS測量所獲得的是空間基線向量或三維坐標(biāo)向量，屬于其相應(yīng)的空間坐標(biāo)系(WGS-84坐標(biāo)系)。規(guī)范要求應(yīng)將其轉(zhuǎn)換至國家統(tǒng)一的高斯正形投影分帶平面直角坐標(biāo)系(2000國家大地坐標(biāo)系、1954年北京坐標(biāo)系、1980西安坐標(biāo)系)或建筑施工坐標(biāo)系等其他獨(dú)立的坐標(biāo)系的坐標(biāo)。轉(zhuǎn)換時通常應(yīng)具備坐標(biāo)系統(tǒng)相對應(yīng)的參考橢球及基本參數(shù)、坐標(biāo)系的中央子午線經(jīng)度、坐標(biāo)系的投影面高程及測區(qū)平均高程異常值、起算點(diǎn)的坐標(biāo)和起始方位角以及縱、橫坐標(biāo)加常數(shù)等。

　　2、精度分級和技術(shù)設(shè)計

　　GNSS網(wǎng)精度指標(biāo)通常采用相鄰點(diǎn)的基線長度中誤差公式：來衡量，GNSS網(wǎng)的全中誤差不應(yīng)超過其理論值。按照精度和用途，《全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(以下簡稱《GNSS國標(biāo)》)把GNSS測量的等級劃分為A、B、C、D、E五個等級，并按相鄰點(diǎn)基線向量中誤差的水平分量、垂直分量來衡量相應(yīng)級別的精度。而其它規(guī)范則是采用傳統(tǒng)的三角形網(wǎng)按邊長和精度來劃分等級，用最弱間接邊的相對中誤差來衡量精度。相比較而言，前者較抽象，后者雖然較直觀，但是遺憾的是，大多數(shù)的GPS隨機(jī)軟件中給出的卻是直接觀測邊的精度。技術(shù)設(shè)計是為了得到最優(yōu)化的布測方案，應(yīng)根據(jù)項目的實際情況、GNSS網(wǎng)的目的、精度要求、控制點(diǎn)的密度、衛(wèi)星狀況、接收機(jī)的類型和數(shù)量、道路交通狀況以及測區(qū)已有測量資料等，依據(jù)國家有關(guān)規(guī)范(規(guī)程)，并按照優(yōu)化設(shè)計的原則進(jìn)行綜合設(shè)計。

　　規(guī)范要求：GNSS網(wǎng)應(yīng)由一個或若干個獨(dú)立觀測環(huán)構(gòu)成，各同步圖形之間采用邊連式或網(wǎng)連式，避免出現(xiàn)自由基線。因為自由基線不參與構(gòu)成幾何閉合圖形，不具備檢查和發(fā)現(xiàn)觀測成果中粗差的能力。限制最簡獨(dú)立環(huán)的邊數(shù)是為了避免基線誤差互相掩蓋，含較大誤差的邊不能被有效地?fù)斐?，從而?dǎo)致網(wǎng)的可靠性降低。要求對獨(dú)立觀測邊構(gòu)成的同步環(huán)和異步環(huán)進(jìn)行閉合差檢查，是為了檢查觀測質(zhì)量、評定精度。

　　3、選點(diǎn)、埋石

　　如果點(diǎn)位不符合GNSS測量要求，將引起失鎖、周跳、多路徑效應(yīng)誤差，GNSS觀測中的粗差及劣質(zhì)觀測值就增多。首先要求測站點(diǎn)的頂空開闊。由于GNSS衛(wèi)星信號本身很微弱，所以GNSS測量選點(diǎn)時還應(yīng)注意：避開周圍的電磁波干擾源以保證GNSS接收機(jī)能正常工作;限制衛(wèi)星高度角以減弱對流層的影響;遠(yuǎn)離強(qiáng)烈反射衛(wèi)星信號的物體以減弱多路徑效應(yīng)的影響。規(guī)范要求應(yīng)先進(jìn)行圖上技術(shù)設(shè)計和優(yōu)化，并進(jìn)行精度估算，最后再按技術(shù)設(shè)計的要求進(jìn)行現(xiàn)場踏勘落實，對符合要求的舊有的控制點(diǎn)要充分利用。對GNSS點(diǎn)的標(biāo)石和標(biāo)志的埋設(shè)要求穩(wěn)固，以易于長期保存、利用。

　　4、GNSS觀測

　　GNSS接收機(jī)應(yīng)在檢定合格的有效期內(nèi)使用，其標(biāo)稱精度應(yīng)高于相應(yīng)等級GNSS網(wǎng)的規(guī)范要求。由于雙頻接收機(jī)采用雙頻改正技術(shù)，可以很好地消除電離層折射誤差的影響，所以基線邊較長或等級較高的GNSS網(wǎng)采用雙頻接收機(jī)觀測，精度提高尤為顯著。為保證GNSS網(wǎng)中各相鄰點(diǎn)具有較高的相對精度，網(wǎng)中距離較近的點(diǎn)一定要進(jìn)行同步觀測，以獲得它們之間的直接觀測基線。

　　各規(guī)范還對衛(wèi)星截止高度角、同時觀測的有效衛(wèi)星數(shù)、時段長度、數(shù)據(jù)采樣間隔率、PDOP值以及同步觀測的接收機(jī)數(shù)目作了具體的規(guī)定。

　　隨著衛(wèi)星高度的降低，衛(wèi)星信號接收的信噪比隨之減小，對流層影響加大，測量誤差也隨之增大。各規(guī)范一般都要求衛(wèi)星高度角不低于15°，這樣可以在簡化模型條件下保證所需的測量精度。

　　規(guī)定有效衛(wèi)星數(shù)是因為同步觀測的衛(wèi)星越多，多余觀測量就越多，成果精度也相應(yīng)地提高。

　　觀測時段長度和數(shù)據(jù)采樣間隔率的限制是為了獲得足夠的數(shù)據(jù)量，從而有利于整周模糊度的解算和載波相位觀測值周跳的探測。

　　PDOP值的大小與觀測衛(wèi)星在空間的幾何分布有關(guān)，限制PDOP值是為了選擇最佳的觀測時間段，從而獲得高精度的觀測值。

　　有別于其他規(guī)范的重復(fù)設(shè)站數(shù)的規(guī)定，《工程測量規(guī)范》(以下簡稱《工規(guī)》)則提出了“獨(dú)立基線的觀測總數(shù)不少于必要觀測基線數(shù)的1.5倍”的規(guī)定。筆者認(rèn)為：這兩種提法的根本都在于增加多余的觀測基線。通常作業(yè)中，按儀器的標(biāo)稱精度約有3% ~5%左右的閉合差不合格，有了多余基線，那么就可以舍去不合格的基線，從而保證網(wǎng)的觀測質(zhì)量。對于GNSS觀測時間的確定，筆者在作業(yè)中發(fā)現(xiàn)，GNSS衛(wèi)星信號良好的時候，采用雙頻接收機(jī)進(jìn)行城市四等和一級GNSS測量時，由于其邊長相對較短，觀測時段分別采用30~40分鐘和20~30分鐘是可行的，從而提高工作效率。

　　5、成果資料

　　GNSS測量是基礎(chǔ)性的測量成果，應(yīng)長期保存，工作完成后，應(yīng)提交完整的成果資料。包括：任務(wù)或合同書、技術(shù)設(shè)計書、已有成果資料的利用情況、儀器檢校記錄資料、點(diǎn)之記、外業(yè)原始觀測記錄、平差計算手簿、技術(shù)總結(jié)、檢查報告、設(shè)計網(wǎng)圖、觀測網(wǎng)圖、數(shù)據(jù)處理用圖、成果圖、坐標(biāo)等成果資料及說明以及以上資料的電子文件光盤。

　　以上僅就常用規(guī)范中有關(guān)GNSS靜態(tài)測量的技術(shù)要求作了一些淺顯的比較與分析，在進(jìn)行GNSS靜態(tài)測量時，我們應(yīng)根據(jù)項目的特點(diǎn)、精度和密度等要求，依據(jù)合適的規(guī)范進(jìn)行設(shè)計、施測，以充分發(fā)揮GNSS技術(shù)的先進(jìn)性、優(yōu)越性。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范(GB/T18314-2009)，測繪出版社，2009。

　　[2] 衛(wèi)星定位城市測量技術(shù)規(guī)范(CJJ/T73-2010)，中國建筑工業(yè)出版社，2010。

　　[3] 鐵路工程衛(wèi)星定位測量規(guī)范(TB10054-2010)，中國鐵道出版社，2010。

　　[4] 李征航、黃勁松 GPS測量與數(shù)據(jù)處理 武漢大學(xué)出版社，2010。