gnss測量技術論文

　　GNSS測量是用接收機與天線組成的測量系統,學習啦小編整理了gnss測量技術論文，有興趣的親可以來閱讀一下!

　　gnss測量技術論文篇一

　　GNSS測量技術在城市測量中的應用

　　摘要：GNSS城市測量技術內容主要包括城市CORS系統建設、城市GNSS網建設、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應用作了簡要應用分析。

　　關鍵詞：GNSS;CORS系統;控制網;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

　　全球導航衛星系統(GNSS)技術的應用，導致傳統測量的布網方法、作業手段和內外作業程序發生了根本性的變革，為城市測量提供了一種嶄新的技術手段和方法。全球導航定位系統具有全球性、全天候、高效率、多功能、高精度的特點。在用于大地定位時，測站間不要求互相通視，無需造標，不受天氣條件影響。一次觀測，可以獲得測站點的三維坐標。衛星定位城市測量技術內容包括城市CORS系統建設、城市GNSS網建設、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技術將以高速度、高精度、低成本為城市建設服務，快速、及時、準確地為城市規劃、建設和管理提供測繪保障。

　　一、城市CORS系統建設

　　GNSS技術已在國內導航、定位、科學研究領域得到廣泛應用。一個城市只應建設一個城市CORS系統，避免重復建設和資源浪費。系統建設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、土地和其他行業對系統的需求[1]。具體實施可根據城市和經濟發展情況可以一次建設完成，也可分期建設，城市CORS系統作為城市重要的空間數據基礎設施之一，首先要滿足城市對空間定位的不同服務需求。

　　城市CORS網的布設不同于城市常規GNSS網的布設，常規GNSS網的邊長一般較短，而CORS網站間距離可根據系統功能設計而適當加長。下表1列舉了部分城市及地區已建成的CORS網平均邊長。

　　表1部分城市及地區CORS網

　　根據對部分城市及地區已建成的CORS網平均邊長的統計和分析，制定了城市CORS網的平均邊長為40km這一指標。為了滿足CORS系統厘米級的實時定位服務精度。在具體布設中可以根據城市地理位置、城市規模和建設應用等情況，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、自然災害、地下水的過量開采等原因，可能導致城市CORS站站址的不穩定，應定期對CORS網進行坐標解算，解算周期不應超過一年。CORS站坐標的平面位置變化不應超過1.5cm;高程變化不應超過3cm。當CORS站坐標的變化量不符合規定時，應分析原因，并應及時更新CORS站坐標或另選新站。對于地面沉降嚴重的區域，可另行制定高程變化的變化量限值。

　　二、城市GNSS控制網建設

　　GNSS網的布設應遵循從整體到局部、分級布網的原則。城市首級GNSS網應一次全面布設，加密GNSS網可逐級布網、越級布網或布設同級全面網。GNSS網布設特征：如果某GNSS網由n個點組成，每點的設站次數為m，用N臺GNSS接收機來進行觀測時，觀測的時段數C：C=n﹒m/N一個時段中用N臺GNSS接收機來進行同步觀測時，可組成非獨立的基線向量數：N(N-1)/2，所以該GPS網中共有非獨立的基線向量數：J總=C﹒N(N-1)/2每個時段中可測定的獨立基線向量數為N-1條，故在該網中獨立基線向量數總數為：J獨= C﹒(N-1)

　　在由n個點組成的GNSS網中只需要有(n-1)條基線向量就可以確定這n個點的相對位置(如果其中有一個點的坐標是已知的，就可以確定其余n-1個點的坐標)。因此， 該GNSS網的必要基線向量數：J必= n-1網中實際測定的獨立基線向量數為C﹒(N-1)條，所以，網中的多余基線向量數為：J多= J獨- J必= C﹒(N-1)-(n-1)舉例：某GNSS網由80個點組成，現準備用5臺GNSS接收機來進行觀測，每個點重復設站為4次。則全網的觀測時段數C為：C=n﹒m/N=80×4/5=64全網共有基線向量數：J總=C﹒N(N-1)/2=64×5×4/2=640條

　　網中獨立基線向量數為：J獨= C﹒(N-1)=64×4=256條。GNSS網的必要基線向量數：J必= n-1=80-1=79條。網中的多余基線向量數為：J多= J獨- J必= 256-79=177條。三、城市GNSS RTK測量技術及其應用

　　RTK測量可采用單基站RTK測量和網絡RTK測量兩種方法進行。已建立CORS系統的城市，宜采用網絡RTK測量。在實際作業過程中，有一些通信信號較弱或覆蓋不到的困難地區，無法實時進行單基站RTK和網絡RTK測量，現場可以采用后處理動態測量的模式進行RTK測量。單基站RTK測量的基準站設置是關鍵性的第一步。基準站的選擇直接影響到作業半徑和效率。若基準站選擇不當，基準站觀測數據質量和無線通訊信號傳播質量無法保證。該基準站支持的所有流動站都不能順利作業，或者造成基準站頻繁遷站，影響工作進程。基準站的設置要與當前作業方式匹配，還要與流動站的模式匹配。

　　靜態GNSS控制網測量可以通過基線精度、重復基線差及環閉合差和平差等作業過程對成果進行檢驗;RTK測量每個測設點都是相互獨立的，點與點之間沒有直接關系，對于因意外產生的粗差無法發現[2]。因此，為提高RTK測量的可靠性，保證儀器各種設置正確，測量過程中應選擇一定數量的已知坐標點進行測量校核，以檢查用戶站設備的可靠性以及坐標轉換參數的準確性。

　　利用已有RTK測設的控制點時，應進行坐標或幾何檢核。對已有的RTK控制點，可以作為RTK測量時的校核點，也可以作為同等級布設的控制點。該校核點如果要作為控制點使用時，應與新布設的控制點統一。統一進行控制點間的邊長、角度以及坐標檢核，應達到精度要求。RTK測量的精度會受到各種因素的影響。由于載波相位進行測量具有多值性，初始化過程中各種誤差以及數據鏈傳輸過程中外界環境、電磁波干擾產生的誤差的影響，可能導致整周未知數解算不可靠。同時，RTK測設點間的相互獨立，與傳統測量強調的相鄰點間相對關系有著根本上的區別。

　　四、城市GNSS高程測量技術及實例應用

　　GNSS高程測量按作業過程應分為高程異常模型的建立、GNSS測量和數據處理。高程異常模型可利用已有模型。高程系統中最常用的有正高系統(以大地水準面作為參考基準面)和正常高系統(以似大地水準面為參考基準面)。我國使用的高程系統是正常高系統。采用GNSS測量技術測定地面點的高程是以地心坐標的地球橢球面為基準的大地高H，大地水準面和似大地水準面相對于地球橢球面有一個高度差，分別稱為大地水準面差距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的高程異常，則用GNSS測量方法可精確測定地面點的正常高。

　　gnss測量技術論文篇二

　　GNSS靜態測量技術要求淺析

　　摘要：本文介紹了常用規范中有關衛星定位靜態測量的技術要求，并對各規范的不同技術要求進行了比較與分析。

　　關鍵詞GNSS靜態測量GNSS測量常用規范GNSS技術要求比較與分析

　　中圖分類號：P258]文獻標識碼： A 文章編號：

　　衛星定位技術具有全球性、高效率、多功能、高精度的特點。衛星定位靜態測量其定位精度高達10-6~10-7，廣泛應用于各種類型和等級的控制網的建立。有關衛星定位測量(以下簡稱GNSS測量)常用的規范較多，各個規范分別從相應的專業標準制定了詳細的GNSS測量技術要求，使GNSS測量的應用具有良好的可操作性，發揮了巨大的作用。下面就常用規范中有關GNSS靜態測量的技術要求作一些比較與分析：

　　1、坐標系統

　　滿足測區內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系的前提條件和基本準則;而確定控制網的位置基準則是GNSS網基準設計的主要問題，可根據測區的地理位置、平均高程來選擇適宜的坐標系統。GNSS測量所獲得的是空間基線向量或三維坐標向量，屬于其相應的空間坐標系(WGS-84坐標系)。規范要求應將其轉換至國家統一的高斯正形投影分帶平面直角坐標系(2000國家大地坐標系、1954年北京坐標系、1980西安坐標系)或建筑施工坐標系等其他獨立的坐標系的坐標。轉換時通常應具備坐標系統相對應的參考橢球及基本參數、坐標系的中央子午線經度、坐標系的投影面高程及測區平均高程異常值、起算點的坐標和起始方位角以及縱、橫坐標加常數等。

　　2、精度分級和技術設計

　　GNSS網精度指標通常采用相鄰點的基線長度中誤差公式：來衡量，GNSS網的全中誤差不應超過其理論值。按照精度和用途，《全球衛星定位系統(GPS)測量規范》(以下簡稱《GNSS國標》)把GNSS測量的等級劃分為A、B、C、D、E五個等級，并按相鄰點基線向量中誤差的水平分量、垂直分量來衡量相應級別的精度。而其它規范則是采用傳統的三角形網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，大多數的GPS隨機軟件中給出的卻是直接觀測邊的精度。技術設計是為了得到最優化的布測方案，應根據項目的實際情況、GNSS網的目的、精度要求、控制點的密度、衛星狀況、接收機的類型和數量、道路交通狀況以及測區已有測量資料等，依據國家有關規范(規程)，并按照優化設計的原則進行綜合設計。

　　規范要求：GNSS網應由一個或若干個獨立觀測環構成，各同步圖形之間采用邊連式或網連式，避免出現自由基線。因為自由基線不參與構成幾何閉合圖形，不具備檢查和發現觀測成果中粗差的能力。限制最簡獨立環的邊數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撿出，從而導致網的可靠性降低。要求對獨立觀測邊構成的同步環和異步環進行閉合差檢查，是為了檢查觀測質量、評定精度。

　　3、選點、埋石

　　如果點位不符合GNSS測量要求，將引起失鎖、周跳、多路徑效應誤差，GNSS觀測中的粗差及劣質觀測值就增多。首先要求測站點的頂空開闊。由于GNSS衛星信號本身很微弱，所以GNSS測量選點時還應注意：避開周圍的電磁波干擾源以保證GNSS接收機能正常工作;限制衛星高度角以減弱對流層的影響;遠離強烈反射衛星信號的物體以減弱多路徑效應的影響。規范要求應先進行圖上技術設計和優化，并進行精度估算，最后再按技術設計的要求進行現場踏勘落實，對符合要求的舊有的控制點要充分利用。對GNSS點的標石和標志的埋設要求穩固，以易于長期保存、利用。

　　4、GNSS觀測

　　GNSS接收機應在檢定合格的有效期內使用，其標稱精度應高于相應等級GNSS網的規范要求。由于雙頻接收機采用雙頻改正技術，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網采用雙頻接收機觀測，精度提高尤為顯著。為保證GNSS網中各相鄰點具有較高的相對精度，網中距離較近的點一定要進行同步觀測，以獲得它們之間的直接觀測基線。

　　各規范還對衛星截止高度角、同時觀測的有效衛星數、時段長度、數據采樣間隔率、PDOP值以及同步觀測的接收機數目作了具體的規定。

　　隨著衛星高度的降低，衛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。各規范一般都要求衛星高度角不低于15°，這樣可以在簡化模型條件下保證所需的測量精度。

　　規定有效衛星數是因為同步觀測的衛星越多，多余觀測量就越多，成果精度也相應地提高。

　　觀測時段長度和數據采樣間隔率的限制是為了獲得足夠的數據量，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值的大小與觀測衛星在空間的幾何分布有關，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。

　　有別于其他規范的重復設站數的規定，《工程測量規范》(以下簡稱《工規》)則提出了“獨立基線的觀測總數不少于必要觀測基線數的1.5倍”的規定。筆者認為：這兩種提法的根本都在于增加多余的觀測基線。通常作業中，按儀器的標稱精度約有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，從而保證網的觀測質量。對于GNSS觀測時間的確定，筆者在作業中發現，GNSS衛星信號良好的時候，采用雙頻接收機進行城市四等和一級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測量是基礎性的測量成果，應長期保存，工作完成后，應提交完整的成果資料。包括：任務或合同書、技術設計書、已有成果資料的利用情況、儀器檢校記錄資料、點之記、外業原始觀測記錄、平差計算手簿、技術總結、檢查報告、設計網圖、觀測網圖、數據處理用圖、成果圖、坐標等成果資料及說明以及以上資料的電子文件光盤。

　　以上僅就常用規范中有關GNSS靜態測量的技術要求作了一些淺顯的比較與分析，在進行GNSS靜態測量時，我們應根據項目的特點、精度和密度等要求，依據合適的規范進行設計、施測，以充分發揮GNSS技術的先進性、優越性。

　　參考文獻

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

　　[2] 衛星定位城市測量技術規范(CJJ/T73-2010)，中國建筑工業出版社，2010。

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

　　[4] 李征航、黃勁松 GPS測量與數據處理 武漢大學出版社，2010。