全球导航卫星系统测量技术论文
gnss测量技术在城市测量中的应用
GNSS城市测量的技术内容主要包括城市CORS系统建设、城市GNSS网络、城市GNSS RTK测量、城市GNSS高程测量等。本文主要对这些技术应用进行简要的应用分析。
关键词:全球导航卫星系统；CORS系统；控制网络；RTK测量；高度测量
论文摘要:GNSS测量技术主要包括城市建设，CORS城市GNSS网络建设，城市GNSS RTK测量，城市GNSS高程测量，本文主要从这几个方面对此技术进行简要的应用分析。
关键词:GNSSCORS系统；控制网络；RTK测量；高度测量
中国图书馆分类号:P224
全球导航卫星系统(GNSS)技术的应用，使传统的测量网布设方法、作业手段和内外作业流程发生了根本性的变化，为城市测量提供了一种全新的技术手段和方法。全球导航定位系统具有全球、全天候、高效率、多功能、高精度的特点。用于大地定位时，测站之间不需要互相看，不需要做标记，不受天气条件影响。站点的三维坐标可以通过一次观测获得。卫星定位城市测量技术包括城市CORS系统建设、城市GNSS网络建设、城市GNSS RTK测量、城市GNSS高程测量等。适用于各级城市控制测量、工程测量、变形测量和地形测量。GNSS技术将以高速度、高精度、低成本服务于城市建设，快速、及时、准确地为城市规划、建设和管理提供测绘支持。
一、城市CORS体系建设
GNSS技术已广泛应用于国内导航、定位和科学研究。一个城市只能建一个CORS系统，避免重复建设和资源浪费。系统建设既要满足城市测绘部门对定位的需求，又要综合考虑地震、气象、国土等行业对系统的需求[1]。具体实施可根据城市和经济发展情况一次完成或分期完成。城市CORS系统作为城市重要的空间数据基础设施之一，首先要满足城市对空间定位的不同服务需求。
城市CORS网络的布局不同于城市常规GNSS网络的布局。常规GNSS网络边长一般较短，CORS网站之间的距离可根据系统功能设计适当延长。下表1列出了一些城市和地区已建成的CORS网络的平均边长。
表1 CORS网络部分城市和地区
根据对部分城市和地区已建CORS网平均边长的统计分析，城市CORS网平均边长为40公里。以满足CORS系统厘米级实时定位服务精度。在具体布局中，可根据城市的地理位置、城市规模和建设应用确定CORS站的密度。然而，相邻CORS站之间的最长距离不应超过80公里。由于地壳形变、自然灾害、地下水超采等原因，市内CORS站站址可能不稳定，应定期进行CORS网坐标计算，计算周期不超过一年。CORS站坐标平面位置变化不应超过1.5cm；高度变化不应超过3厘米。当CORS站坐标变化不符合时，应分析原因，及时更新CORS站坐标或选择新站。对于地面沉降严重的地区，高程变化的变化限值可另行制定。
二、城市GNSS控制网的建设
GNSS网络布局应遵循从整体到局部、分层次的网络布局原则。城市一级GNSS网络应一次性全部部署，加密GNSS网络可分步、越级或同级部署。GNSS网络布局的特点:如果一个GNSS网络由N个点组成，每个点的站数为m，观测周期数为c: c = n-m/n当一个周期内使用N个GNSS接收机进行同步观测时，可以形成依赖基线向量的个数:N(N-1)/2。因此，这个GPS网中存在依赖基线向量:j总=C﹒N(N-1)/2，每个时间段内可测量的独立基线向量个数为N-1，所以这个网中的独立基线向量总数为j唯一= c ﹒ (n-65438)。
在由n个点组成的GNSS网络中，只需要(n-1)个基线向量就可以确定这n个点的相对位置(如果已知一个点的坐标，就可以确定其他n-1个点的坐标)。因此，GNSS网络中必要基线向量的个数:j必须= n-1。在网络中实际测量的独立基线向量的数量是C﹒(N-1).因此，网络中冗余基线向量的数量为j倍数= J唯一-J必须= c ﹒ (n-65438+)。那么全网的观测周期数c就是:C=n﹒m/N=80？4/5=64全网* * *有基线向量个数:j总=C﹒N(N-1)/2=64？5?4/2=640篇文章
网络中独立基线向量的个数为:j唯一= c ~ (n-1) = 64？4=256.GNSS网络所需基线向量个数:j = n-1=80-1=79。网络中冗余基线向量的个数为:J Duo = J Du-J Bi = 256-79=177。三、城市GNSS RTK测量技术及其应用
RTK测量可采用单基站RTK测量和网络RTK测量。已建立CORS系统的城市应采用网络RTK测量。在实际作业过程中，存在一些通信信号较弱或无法覆盖的困难区域，无法实时进行单基站RTK和网络RTK测量。后处理动态测量模式可用于现场RTK测量。设置单基站RTK测量的基准站是关键的第一步。参考站的选择直接影响工作半径和效率。如果参考站选择不当，则无法保证参考站的观测数据质量和无线通信信号的传播质量。基站支持的所有移动台都无法流畅工作，或者导致基站频繁移动，影响工作进程。参考站的设置应与当前操作模式和移动站模式相匹配。
静态GNSS控制网测量可以通过基线精度、重复基线差、闭合差和差来检验结果。RTK测量点相互独立，点与点之间没有直接关系，因此无法发现事故引起的粗差[2]。因此，为了提高RTK测量的可靠性，保证仪器的正确设置，在测量过程中应选择一定数量的已知坐标点进行测量验证，以检查用户站设备的可靠性和坐标转换参数的准确性。
使用现有RTK测量控制点时，应检查坐标或几何形状。对于现有的RTK控制点，可以作为RTK测量中的检查点，也可以作为同等级的控制点。如果将检查点作为控制点，应与新布设的控制点统一。统一检查控制点之间的边长、角度和坐标，应满足精度要求。RTK测量的精度会受到各种因素的影响。由于载波相位测量的多值性、初始化过程中的各种误差以及数据链传输过程中外界环境和电磁波干扰的影响，都可能导致整数未知解不可靠。同时，RTK测量点的独立性与传统测量所强调的相邻点之间的相对关系有着本质的区别。
四、城市GNSS高程测量技术及其应用
根据工作流程，GNSS高程测量应分为高程异常模型的建立、GNSS测量和数据处理。高程异常模型可以使用现有模型。高程系统中常用的有正常高系统(以大地水准面为参考基准)和正常高系统(以似大地水准面为参考基准)。中国使用的高度系统是正常的高度系统。利用GNSS技术测量地面点的高程，就是基于地心坐标的地球椭球面的高度h。大地水准面和似大地水准面相对于地球椭球面存在高度差，分别称为大地水准面差n和高程异常。。地球高h，正高Hg，正常高h？根据以下公式:H=Hg+NH=H？+?如果可以准确确定地面点的高度异常，那么通过GNSS测量就可以准确确定地面点的正常高度。
gnss静态测量技术要求分析
介绍了常用规范中对卫星定位静态测量的技术要求，并对各规范的不同技术要求进行了对比分析。
GNSS静态测量GNSS测量通用规范中GNSS技术要求的比较与分析
中国图书馆分类法。:P258]文件识别代码:A商品编号：
卫星定位技术具有全球性、高效率、多功能和高精度的特点。卫星定位静态测量的定位精度高达10-6~10-7，广泛应用于各种类型和等级控制网的建立。卫星定位测量(以下简称GNSS测量)的常用规范有很多，每个规范都从相应的专业标准制定了详细的GNSS测量技术要求，使得GNSS测量的应用具有良好的可操作性，发挥了巨大的作用。以下是对常用规范中GNSS静态测量技术要求的对比分析:
1，坐标系
满足测区投影引起的长度变形不大于2.5cm/km，这是建立或选择平面坐标系统的前提和基本准则；确定控制网的位置基准是GNSS网基准设计的主要问题，可以根据测区的地理位置和平均高程选择合适的坐标系。GNSS测量得到的空间基线向量或三维坐标向量属于其对应的空间坐标系(WGS-84坐标系)。根据规范，应转换为国家统一的高斯正形投影带状平面直角坐标系(2000国家大地坐标系、1954北京坐标系、1980 Xi安坐标系)或房屋建筑坐标系等其他独立坐标系。通常是坐标系对应的参考椭球和基本参数、坐标系中央子午线经度、坐标系投影面高程和测区平均高程异常值、起点坐标和初始方位角、纵横加常数等。应在转换期间提供。
2.精度分类和技术设计
GNSS网的精度指标通常用相邻点基线长度中误差公式来衡量，GNSS网的中误差不应超过其理论值。全球定位系统(GPS)测量规范(以下简称GNSS国家标准)根据精度和用途，将GNSS测量分为A、B、C、D、E五个等级，并根据相邻点基线向量中误差的水平分量和垂直分量来衡量相应等级的精度。在其他规范中，传统的三角网是根据边的长度和精度来划分等级，用最弱间接边的相对中值误差来衡量精度。相比较而言，前者更抽象，后者更直观，但遗憾的是，大部分GPS随机软件给出的是直接观察边缘的精度。技术设计是为了得到最优的布设方案，应根据工程的实际情况、GNSS网的用途、精度要求、控制点的密度、卫星状态、接收机的类型和数量、测区的道路交通情况和现有的测量数据，并根据国家有关规范(规定)和优化设计的原则进行综合设计。
规范要求:GNSS网络应由一个或几个独立的观测环组成，每个同步图之间用边或网连接，避免自由基线。由于自由基线不参与几何闭合图形的形成，不具备检查和发现观测结果中粗差的能力。限制最简独立环的边数的目的是为了防止基线误差互相覆盖，误差大的边不能被有效挑出，导致网络的可靠性降低。为了检查观测质量和评价精度，需要检查由独立观测边组成的同步环和异步环的闭合差。
3.选点埋石头
如果该点不满足GNSS测量的要求，将会引起失锁、周跳和多径效应误差，GNSS观测中的粗差和劣质观测值将会增加。首先，要求工位的头部空间是开放的。由于GNSS卫星信号本身很弱，所以还要注意:避开周围的电磁干扰源，保证GNSS接收机的正常工作；限制卫星高度角以减少对流层的影响；远离强烈反射卫星信号的物体，以减弱多径效应的影响。按照规范，首先要进行图上的技术设计和优化，并估算精度。最后，根据技术设计要求进行现场测量，充分利用符合要求的旧控制点。要求将GNSS点的地标和标志埋设牢固，便于长期保存和利用。
4.全球导航卫星系统观测
GNSS接收机应在检定有效期内使用，其标称精度应高于相应GNSS网络的规范要求。由于双频接收机采用双频改正技术，可以很好地消除电离层折射误差的影响，所以长基线或高水准的GNSS网采用双频接收机观测，精度特别提高。为了保证GNSS网络中相邻点的相对精度，必须对网络中相互靠近的点进行同步观测，以获得它们之间的直接观测基线。
规范还规定了卫星的截止高度角、同时观测的有效卫星数量、时间段长度、数据采样间隔率、PDOP值和同时观测的接收器数量。
随着卫星高度的降低，卫星信号接收信噪比降低，对流层影响增大，测量误差增大。一般规范要求卫星高度角不小于15？这样可以在简化模型的情况下保证所需的测量精度。
规定有效卫星数是因为同步观测的卫星越多，冗余观测就越多，结果的精度也会相应提高。
观测周期长度和数据采样间隔率的限制是获得足够的数据，有利于整周模糊度的解算和载波相位观测值的周跳探测。
PDOP的值与观测卫星在空间的几何分布有关，限制PDOP的目的是选择最佳的观测时间段，从而获得高精度的观测值。
与其他规范不同，《工程测量规范》(以下简称《工作规范》)提出？独立基线总数不小于65438+必要基线数的0.5倍？的规定。作者认为，这两种提法的根本是增加多余的观测基线。正常运行时，根据仪器的标称精度，约3% ~5%的闭合差为不合格。有了多余的基线，不合格的基线可以丢弃，从而保证了网络的观测质量。关于GNSS观测时间的确定，笔者发现在GNSS卫星信号较好的情况下，利用双频接收机测量城市四等和一等GNSS是可行的，因为其边长相对较短，观测时间分别为30~40分钟和20~30分钟，提高了工作效率。
5、结果信息
GNSS测量是基本测量结果，应长期保存。工作完成后，应提交完整的成果数据。包括:任务或合同、技术设计、已有成果资料的利用、仪器校准记录、笔记、野外观测原始记录、平差计算手册、技术总结、检验报告、设计网络图、观测网络图、数据处理图、成果图、坐标等成果资料及说明，以及上述资料的电子文件和光盘。
以上只是对常用规范中GNSS静态测量技术要求的简单对比分析。在进行GNSS静态测量时，应根据工程的特点、精度和密度以及相应的规范进行设计和测量，以充分发挥GNSS技术的先进性和优越性。
参考
[1]全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T18314-2009)，测绘出版社，2009。
[2]《卫星定位城市测量技术规范》(CJJ/T73-2010)，中国建筑工业出版社，2010。
[3]《铁路工程卫星定位测量规范》(TB10054-2010)，中国铁道出版社，2010。
[4]李，，GPS测量与数据处理武汉大学出版社，2010 .