高精度GNSS 技术在城市测绘中的应用研究

引言

随着城市化进程的加速，城市测绘面临着复杂环境、高精度要求等挑战。传统测绘方法效率低、精度有限，难以满足现代城市建设与管理需求。高精度GNSS 技术应运而生，其高精度、实时性、全天候等优势，为城市测绘提供了新的解决方案，具有重要的研究价值和应用前景。

1 高精度 GNSS 技术概述

高精度全球导航卫星系统（GNSS）是在传统 GNSS 技术基础上，融合多种增强技术，实现厘米级甚至毫米级定位精度的先进空间定位技术。其核心原理是通过接收卫星发射的信号，结合卫星轨道参数、信号传播时间等信息，利用几何与物理模型计算出接收机的三维坐标。

高精度 GNSS 技术主要依赖差分定位、实时动态（RTK）定位、精密单点定位（PPP）等技术手段来提升定位精度。差分定位通过基准站与流动站的观测数据比对，消除公共误差；RTK 技术则能实时获取高精度的三维坐标，广泛应用于测绘作业；PPP 技术可在无基准站支持下，利用精密星历和钟差产品实现高精度定位。此外，随着多频多星座技术的发展，GNSS 能够接收多个卫星系统信号，有效提升了信号可用性和定位可靠性。高精度GNSS 技术具有定位精度高、全天候作业、观测范围广、自动化程度高等优势，为城市测绘等领域带来了革命性变革。

2 城市测绘的技术需求与挑战

城市测绘是为城市规划、建设和管理提供基础地理信息的重要工作，随着城市的快速发展和智能化建设推进，对测绘技术提出了更高要求。在精度方面，城市精细化管理需要厘米级甚至更高精度的地理信息数据；在效率上，面对大规模的城市建设项目，传统测绘方式难以满足快速获取数据的需求；在数据维度上，从二维平面测绘向三维空间测绘转变，要求获取更全面、立体的地理信息。

然而，城市测绘工作面临诸多挑战。城市环境复杂，高楼大厦林立，容易造成信号遮挡、多路径效应等问题，影响GNSS 信号接收和定位精度；城市地下管网错综复杂，传统测绘手段难以准确探测其位置和走向；城市建设动态变化频繁，数据更新周期短，测绘工作需要快速响应；此外，城市测绘还涉及大量数据的处理和分析，对数据处理技术和存储能力也提出了严峻考验。

3 高精度GNSS 技术在城市测绘中的应用实践

3.1 城市地形测绘中的应用

在城市地形测绘中，高精度GNSS 技术凭借其高精度、高效率的特点，成为获取地形数据的重要手段。传统地形测绘依靠全站仪等设备进行逐点测量，不仅耗时耗力，而且在复杂地形区域作业难度大。而高精度 GNSS 技术可以快速布设控制点，通过 RTK 测量模式，能够在短时间内获取大量地形特征点的三维坐标，大大提高了测绘效率。在山区或植被茂密的城市边缘地带，高精度 GNSS技术也能有效克服通视困难的问题。例如，在某城市新区地形测绘项目中，采用高精度 GNSS 接收机配合 RTK 技术，仅用一周时间就完成了以往传统方法需一个月才能完成的地形数据采集工作，且精度达到厘米级，为后续城市规划和建设提供了可靠的地形数据基础。同时，高精度 GNSS 技术获取的数据可直接导入地理信息系统（GIS），进行地形建模和分析，生成高精度的数字高程模型（DEM）和数字地形模型（DTM），为城市地形分析和规划设计提供有力支持。

3.2 城市基础设施建设测量中的应用（道路、桥梁、管网等）

在城市道路、桥梁和管网等基础设施建设测量中，高精度 GNSS 技术发挥着关键作用。在道路建设方面，从前期的路线规划选线，到施工过程中的路基放样、路面高程控制，高精度 GNSS 技术都能提供准确的测量数据。通过建立道路工程控制网，利用 GNSS 静态测量获取高精度的控制点坐标，再结合 RTK技术进行道路中线和边线放样，能够保证道路施工的精度和质量。对于桥梁建设，高精度 GNSS 技术可用于桥梁墩台定位、主梁架设等关键环节的测量。在某跨海大桥建设中，采用高精度 GNSS 技术进行桥墩基础定位，其定位精度达到毫米级，确保了桥墩位置的准确性，为大桥的顺利合龙奠定了基础。在城市地下管网测量中，高精度 GNSS 技术与探地雷达等设备相结合，能够准确探测地下管网的位置、埋深和走向，为管网规划、维护和更新提供精确数据，避免施工过程中对地下管网造成破坏。

3.3 城市规划与三维建模中的应用

在城市规划前期，通过高精度 GNSS 技术采集城市地形、建筑物等地理信息数据，能够为规划设计提供详细的基础资料。利用这些数据，结合GIS 技术，可以制作高精度的城市现状图，直观展示城市的地形地貌、建筑物分布等情况，辅助规划人员进行城市功能分区、交通规划等方案设计。在三维建模方面，高精度GNSS 技术获取的建筑物坐标信息与航空摄影测量、激光扫描等技术相结合，能够快速构建逼真的城市三维模型。例如，在某城市新区规划中，利用高精度GNSS 技术对区域内建筑物进行定位测量，结合无人机倾斜摄影测量获取的影像数据，构建了高精度的三维城市模型，使规划方案能够更直观地展示和评估，为城市规划决策提供了有力的可视化工具，提高了城市规划的科学性和合理性。

3.4 智慧城市建设中的动态数据采集应用

在城市交通管理领域，通过在车辆上安装高精度 GNSS 设备，能够实时获取车辆的位置、速度等信息，结合智能交通系统（ITS），可以实现交通流量监测、车辆调度优化、智能导航等功能，缓解城市交通拥堵。在物流配送方面，高精度 GNSS 技术可对货物运输车辆进行全程定位跟踪，实现物流信息的实时监控和管理，提高物流配送效率和准确性。此外，在城市环境监测、公共安全等领域，高精度 GNSS 技术也可用于各类传感器的定位和数据采集，例如对空气质量监测站、水位监测点等进行精确位置标定，确保监测数据的准确性和可靠性，为智慧城市的精细化管理提供数据支持。

3.5 城市灾后应急测绘与监测中的应用

城市发生自然灾害或突发事件后，快速获取准确的地理信息数据对于应急救援和灾后重建至关重要，高精度 GNSS 技术在城市灾后应急测绘与监测中发挥着不可替代的作用。在地震、洪涝等灾害发生后，高精度 GNSS 技术可以迅速开展应急测绘工作，通过快速布设 GNSS 监测点，获取灾区地形变化、建筑物变形等信息，为灾害评估和救援方案制定提供数据依据。

例如，在某次地震灾害中，利用高精度 GNSS 技术对震区建筑物进行实时变形监测，能够及时发现建筑物的潜在危险，为救援人员的安全提供保障。同时，高精度 GNSS 技术获取的灾后地理信息数据，可用于绘制灾后地图，帮助救援人员了解灾区道路通行情况、受灾区域范围等，优化救援路线，提高救援效率。

4 结语

高精度 GNSS 技术在城市测绘领域展现出强大的应用潜力和广阔的发展前景。从地形测绘到基础设施建设，从城市规划到智慧城市建设以及灾后应急测绘，其高效、精准的特点为城市测绘工作带来了诸多便利。未来，随着技术的不断进步和创新，高精度 GNSS 技术有望在城市测绘中发挥更大的作用，为城市的可持续发展提供更有力的支持。

参考文献

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