基于GNSS的工程测量技术及应用研究

摘要：随着全球导航卫星系统（GNSS）技术的不断发展，工程测量领域正经历着重大变革。本文旨在探讨基于GNSS的工程测量技术及其实际应用，分析其在提升测量精度、效率及成本控制方面的优势，阐明GNSS技术在各类工程项目中的应用现状与前景。

关键词：GNSS；工程测量；技术应用；测量精度；测量效率

引言

GNSS技术在全球范围内得到广泛应用，尤其是在工程测量领域，随着其精度和可靠性的不断提升，成为现代测量的重要手段。本文将系统阐述基于GNSS的工程测量技术的理论基础、应用现状、面临的挑战，以及未来发展的趋势。

一、基于GNSS的工程测量技术

1 GNSS接收机的种类与选择

GNSS接收机主要分为单频接收机和双频接收机两大类。单频接收机因其成本较低，适合于一般性测量任务，广泛应用于农业、交通等领域。相对而言，双频接收机具有更高的测量精度，能够有效减少电离层误差，更适用于高精度工程测量和科研应用。在选择GNSS接收机时，需考虑测量任务的类型、预算及预期的精度等因素，以确保所选设备能够满足项目需求。

2 GNSS测量方法

2.1 动态测量方法

动态测量方法是指在移动状态下进行的GNSS测量，通常用于车辆、船只等移动物体的定位。该方法借助实时动态技术（RTK）或单基站差分技术，在高速运动中获取高精度位置数据。动态测量的主要优点在于能够快速测量，实时获取位置变化的信息，适合于交通监控、施工现场管理等快速变化的环境。同时，该方法能够有效降低因周围环境变化导致的数据误差，提高了测量的灵活性和适应性。

2.2 静态测量方法

静态测量方法则是在固定位置进行GNSS测量的技术，通常用于需要高精度的基准点建立和地形测量。这种方法在测量过程中，接收机固定在某一位置，记录信号数据，收集时长一般较长以提高精度。静态测量适合于地形测绘、土地登记等需要高精度数据的领域。尽管这种方法在采集过程中需耗费更多时间，但可通过多次观测和后期数据处理，大幅度提升测量的精度，确保工程数据的可靠性。

3 GNSS在工程测量中的应用

3.1 在土木工程中的应用实例

在土木工程领域，GNSS技术的应用实例屡见不鲜。尤其在道路、桥梁和隧道的施工中，以GNSS为基础的测量可以实现实时监控和精准定位。例如，在桥梁建设中，GNSS可以用于监测施工过程中结构的变形和位移，以确保施工安全和工程质量。此外，GNSS用于施工设备的自动导航，能够进一步提高施工效率，减少人力成本。通过与其他测量技术结合使用，GNSS帮助工程师快速获取现场数据，及时调整施工方案，确保项目按时完成。

3.2 在地理信息系统（GIS）中的应用

在地理信息系统（GIS）中，GNSS技术作为重要的数据采集手段，极大提升了地理数据收集的精度与效率。GNSS可以帮助GIS实现精确的位置标注，从而提高地理数据的空间分析能力。例如，在城市规划中，利用GNSS技术可精准获取城市各类设施（如道路、建筑、绿地等）的位置信息，进而支持城市管理与发展决策。在环境监测领域，GNSS可以通过对地理信息的实时更新，帮助监测生态变化、灾害评估与资源管理。

二、基于GNSS的工程测量优势与挑战

1 GNSS测量的优势

1.1 提高测量精度

GNSS测量的一大优势是其高精度。随着多颗卫星的发射，现代GNSS系统可以提供更为精确的位置数据。在高精度测量中，双频GNSS接收机能够有效减少电离层和对流层的误差，无论是在静态测量还是动态测量中，都能有效提供厘米级甚至毫米级的定位精度。此外，差分GNSS（DGPS）和实时动态测量（RTK）技术的应用，进一步提高了测量的准确性和可靠性。这种高精度的特性对于土木工程、地理测绘和土地管理等领域至关重要，能够为工程决策提供科学依据。

1.2 提升工作效率

GNSS测量技术的另一大优势是显著提升了工作效率。传统的测量方法往往需要耗费大量时间进行现场观察和数据记录，而GNSS系统允许实时获取位置信息，减少了人工干预和人力成本。在施工现场，GNSS技术能够实现自动化的设备导航和测量，大幅缩短了测量周期。此外，GNSS技术的便捷性使得测量人员可以在较为复杂的环境中迅速定位和测量，进一步提高了作业效率。

2 面临的挑战与解决方案

2.1 信号干扰问题

GNSS信号易受到多路径效应、建筑物遮挡、天气变化等因素的影响，导致信号质量下降。特别是在城市中，信号可能被高楼大厦反射，造成测量误差。这一问题不仅影响测量精度，还可能导致定位失效。为了解决信号干扰问题，工程师可以采用高灵敏度的接收机，这种接收机能够更好地处理微弱信号。此外，结合其他定位技术，如惯性导航系统（INS）和无线电频率识别（RFID）等，可以在GNSS信号不稳定的环境中，实现互补定位，提升整体测量的准确性和稳定性。

2.2 精度提升的技术限制

尽管GNSS测量技术具有高精度的优势，但实际应用中仍然存在技术限制。例如，环境因素（如大气层变化、施测地点的地形等）会影响定位精度。同时，现有的GNSS技术在某些情况下可能无法达到预期的精度标准。为应对这一挑战，研究者们可以通过不断改进算法和数据处理技术，提高GNSS测量模型的精确性。此外，借助多种GNSS系统的联合应用（如GPS、GLONASS、Galileo等），能够实现更好的卫星观测条件，从而提高测量精度。

三、未来发展趋势

1 技术创新

随着全球导航卫星系统（GNSS）技术的不断进步，未来的工程测量将迎来更加广泛的创新与应用前景。技术创新方面，卫星定位技术的精度和可靠性将进一步提升。新一代卫星如欧洲的伽利略系统和中国的北斗系统将进一步优化信号传播，减少误差。同时，结合5G技术的应用，GNSS的实时数据处理能力将显著增强，使得动态测量和实时监控更加高效。此外，无人机（UAV）和自动化设备的普及，将使得GNSS技术与这些设备相结合，实现高智能化的测量、监测和数据收集，极大地拓展了工程测量的应用范围。

2 政策与标准的引导

为了推动GNSS技术的健康发展和广泛应用，政策和标准的引导尤为重要。各国政府需要制定相应的政策，支持GNSS相关的科技研发和应用推广，鼓励高校和科研机构开展GNSS技术的基础研究和应用开发。此外，制定统一的技术标准和规范，对于保障测量数据的质量和安全至关重要。相应的行业标准应涵盖GNSS测量的各个方面，包括设备的选型、数据处理的方法及其质量控制等，以确保行业在技术应用过程中的规范性和一致性。

四、总结

本文对基于GNSS的工程测量技术进行了系统的研究与分析，指出了其在现代工程实践中的重要作用，同时也探讨了未来可能的发展方向。希望能够为工程测量领域的从业者提供参考，并促进GNSS技术的进一步应用。

参考文献：

[1]韩鹏圆.建筑工程测量中测绘新技术的应用[J].中华建设，2025，（02）：131-133.

[2]张高杰，常明伟.BDS技术在铁路工程测量中的应用研究[J].测绘与空间地理信息，2025，48（01）：157-159.

[3]李春生.工程测量技术在地下工程测量与精度控制中的应用[J].科学技术创新，2025，（02）：173-176.