1.5 GNSS工程测量应用优势与前景

1.5.1 GNSS定位技术应用优势

目前GNSS技术在大地测量及工程建设中得到了非常广泛的应用，在建筑工程、水电工程、电力工程、铁路工程等领域中的应用获得极大的成功，GNSS技术已经成为必不可少的高精度观测技术，其改变了传统测量模式，使得测绘行业发生了革命性变化，现在的遥感技术、航测技术等，在应用过程中均需要GNSS技术的支持来发挥其总体优势。

GNSS技术在水电工程、水利工程、铁路工程等领域的应用已经有二十多年的历史。长江水利委员会在1994年引进了Turbo Rogue SNR-8000型接收机，在三峡、南水北调勘测阶段得到了成功应用，特别是在变形监测方面，克服了过去较多制约作业效率和精度的困难。中国电建集团绝大多数子公司也在1995—1998年前后引入了GPS设备，并成功将GNSS技术应用于地质灾害监测、建筑物稳定性监测、高精度控制测量、高程传递、地形图测量、海洋测绘等领域，同时也在拓展与三维激光扫描、InSAR等技术的融合。

GNSS技术在控制测量方面的优势主要体现如下：

（1）相对传统测量方式，其定位精度更高（大区域），误差分布更加均匀，基线长度100～500km，其定位精度可达10^-7m，即便在300～1500m工程测量精密定位中，1h以上观测时解其平面位置误差可小于1mm，但在小范围工程区域、峡谷地区、城市楼群效应区域除外。采用GNSS技术建立测量控制网，其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度，网形优化更加方便。

（2）可直接获取观测点三维绝对位置，实时计算并显示三维位移，随着大地水准面精化水平的不断提高，未来依托高精度、高分辨率的大地水准面，GNSS技术测量便可同时获取高精度的平面二维坐标及正常高。

（3）可对原有测量控制系统进行独立检核。GNSS采用载波相位定位和静态定位技术对每次传递的高程、平面控制点进行检查复测。

1.5.2 GNSS定位技术应用前景

目前，遥感、航测、多孔径雷达干涉测量等技术，定位服务均高度依赖GNSS定位技术。随着国内外基础建设的不断扩大，越来越多的大型工程、超大型工程正在建设或者即将开建，结构越来越复杂，对工程测量定位效率、可靠性及精度均提出了越来越高的要求。

GNSS定位技术的发展可以保障大型跨海大桥的建设，但对于高山峡谷地带以及重植被覆盖地区以及隧洞施工测量，GNSS功能受到很大限制，甚至无能为力。如何破解这些困局，使未来工程测量定位更加方便，是目前面临的挑战，因此，未来的发展应以多种技术的融合为方向。另外，随着设备越来越微型化，不久的将来，有望在随身装置（如手机）植入测量型GNSS系统，更加精准的定位将走入平常百姓家。正在发展的智能汽车对定位精度及可靠性也提出了更高要求，正在发展的全国甚至全球的CORS服务，将为人工智能的发展提供更高精度的位置服务。

随着用户端设备的发展，未来接收机将不断向智能化、轻便化发展，其抗干扰能力也将会有显著增强，具体体现在以下两个方面。

1.5.2.1 抗干扰能力更强及小型化GNSS测量天线

简单、易用、便携是一个设备能否被广泛接受的重要因素，随着GNSS工程测量产业的发展，特别是差分GNSS在无人机上越来越广泛的应用，对GNSS接收天线抗干扰能力及小型化均提出了更高需求。目前GNSS微带天线和四臂螺旋天线多采用高介电常数的陶瓷材料作为介质来实现天线小型化。对四臂螺旋天线来说，还可通过加载、曲流、部分折叠等技术实现小型化。今后，可采用损耗更小、介电常数更大的介质及特殊的天线结构来进一步缩小天线尺寸。

同时，由于GNSS信号容易受到其他外来信号干扰，抑制在天线端的噪声也极为重要，主要通过波束控制技术和自适应调零天线来抗干扰。波束控制技术是用数字波束形成的方法将天线波束定向到所要跟踪的卫星，从而把增益加到所希望的信号上，这种方法需要使用大孔径的天线阵，计算任务繁重。自适应调零天线是通过电子调谐方式，使天线方向图在干扰源方向上建立零点，可将抗干扰能力提高40～50dB。

1.5.2.2 能够接收所有在轨工作导航卫星信号的接收机

目前GNSS接收机，主要是一种能够同时接收GPS信号、GLONASS信号、GALILEO信号及BDS信号的接收机，而在轨工作的导航卫星除了四大导航系统外，还包括在运行的区域卫星导航系统和星基增强系统，如日本的“准天顶”卫星系统（QZSS）、印度区域导航卫星系统（IRNSS）、欧空局接收卫星导航系统（EGNOS）、美国的DGPS（Differential GPS）、日本的多功能卫星增强系统（MSAS）等。从GNSS定义来讲，只有能够接收所有在轨工作的导航卫星信号的接收机，才是真正意义上的GNSS接收机。