测地型GNSS 接收机的管理与应用

葛 楠

（中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁大连 116100）

0 引言

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统）是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。可应用于军事、导航、测绘、通信、气象、农林等众多领域。2020年7 月，中国自行研制的“中国北斗卫星导航系统”，历时20 余年终于全球组网完成，并宣布正式开通，是继美国GPS、俄国GLONASS 之后的第3 个成熟完善的卫星导航系统。

GNSS 接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器设备。卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要拥有能够接收、跟踪、变换和测量卫星信号的接收设备，即GNSS 接收机。按接收机的用途可将其分类为导航型接收机和测地型接收机：导航型接收机主要用于运动载体的导航，它可以实时给出载体的位置和速度；测地型接收机要用于精密大地测量和精密工程测量，定位精度较高。本文就测量用测地型GNSS 接收机（以下简称接收机），结合其技术发展及产品的更新换代，对接收机的原理、特点、管理、应用、维护等方面进行介绍。

1 接收机介绍

（1）测量特点。测量设备的发展，从最初的经纬仪测角、尺量距离定位，发展到全站仪测角、光电测距坐标定位，再到现在接收机的卫星定位，每一次都是全新的转变和技术突破。卫星定位技术具有全球性、全天候、连续性和实时性的特点，更重要的是不受距离和通视条件的限制，大大减少了测量工作人力、物力的配备需求、降低了作业难度和作业成本，同时还提高了测量作业效率，甚至特定情况的作业精度。

（2）物理性能。传统测量仪器如全站仪，内部有精密机械部件或光学元件，不能受到物理磕碰、撞击，否则很容易损坏。而接收机则不同，主要有电路板、主板、芯片组层，加上安全的保护外壳，使其具有较强的适应环境和抗破环性能。以国产某设备为例，其性能参数为：工作温度-45～75 ℃，防水防尘IP68（防30 min 水下1 m 浸泡），防撞击IK08（2.5 kg 钢制撞锤同等的机械冲击力、抗3 m 跌落），防水透气膜能防止在太阳暴晒、突降大雨等恶劣环境下水汽进入设备内部。但在使用中要爱惜设备、精心使用、尽量避免意外发生，以保证仪器的稳定性、安全性和使用寿命。

（3）设备产品选择。国外品牌主要有徕卡、天宝、托普康等发展较成熟，国产品牌主要有南方测绘、中海达、华测、千寻位置、苏一光、合众思壮、思南等。国外品牌接收机相对性能更稳定、精度更高，价格也高，可用于较高等级的首级控制网的控制测量。国产品牌近些年发展也很迅速，性能也很稳定，价格合理，而且固件升级简单方便，维修保养、技术支持等售后服务全面，能够给广大用户带来很大便捷。结合自主研发的手簿测量软件，使作业更方便高效，能够满足各个行业绝大部分用户的测量作业需求。

2 接收机的检验

2.1 开箱检验

首先确认外包装完好，开箱后检查接收机主机和手簿外观、型号。再根据货品清单检查配件（可按需选购）：如各种数据线、电源线、充电器、锂电池、电台、天线、对中杆、托架、转换头，架设基站用的三脚架、基座、连接杆件等。检查各种配件的外观、型号、数量、连接，以及软件光盘、说明书、合格证书等文件，保存妥当。然后进行开机检查：设备和手簿开机，检查信号灯、屏显情况，使用蓝牙及NF 分别进行连接检验。

2.2 实测检验

基准站架设选择在空旷无遮挡、无干扰的户外场，连接移动站测试设备的搜星能力和固定解情况。开阔地方测量结果较好，树林和建筑角落等位置结果会比较差，甚至得不到期望的卫星数量或得不到固定解，属于正常现象。

（1）精度测试。可以尝试把移动站架设在不同的测试环境中，例如操场空旷和树下墙角等有多路径效应干扰的地方，以内置电台的数据链形式进行测试，通过10 min、1 次/s 的频率对坐标数据进行采集，并对数据的定位精度、卫星数量进行分析。

（2）距离测试。现在的接收机一般均已支持全星座、全频段。同时也可以对基准站内置电台的极限传输距离进行测试，一般可达5～10 km。测试结果可能受到不同天气的影响，可进行多次测试。

3 接收机的管理

（1）管理台账。接收机应由专人负责，并建立严格的设备管理制度并严格执行，同时建立完善的设备管理台账，并按照规范要求对设备进行定期检定，检定合格的设备才可以用于测量作业（表1）。

表1 设备管理台账

（2）岗前培训。操作人员应具备一定的专业知识和职业素养，认真阅读使用说明书并应掌握以下能力：熟悉接收机的按键及组合按键功能，信号灯不同颜色、不同闪烁频率的含义，不同提示音的含义，掌握手簿测量软件的基本应用、主机及手簿锂电池的充电与保养，各种配件的连接使用等。经过业务培训合格后方可上岗操作。

（3）接收机的保护。手簿内存储了一个工程项目全部测量信息，包含坐标系统、控制点、放样点、采集数据、图形等重要数据，所以应做到专人专用，注意保密措施，必要情况应设置密码，以免手簿意外丢失或他人随意打开手簿，查看或修改配置或数据。原则上项目结束前不可以借给其他单位或个人使用，以免某些参数或数据发生改变而导致的施工质量事故。

（4）数据的存档与保存。测量数据应及时导出，并按照日期进行整理，做好备注说明，做到清晰明了、可追溯，同时做好存档、保密工作。

4 接收机的应用

（1）测量模式。测量模式主要有3 种：①静态测量，精度高可达毫米级，观测时间长，主要用于项目的首级控制测量；②动态测量，精度可达厘米级，方便快捷；③PPK 测量，特点为不需要数据通信、作业距离长，是对动态测量的一种补充方式。

（2）工作模式。根据实际情况选择适合的工作模式，基准站一般可分为外挂电台、内置电台、内置网络等，移动站可分为电台模式、内置网络、CORS 模式等。其中，移动站CORS 模式是利用多基站网络RTK 技术建立的“连续运行参考站系统”，无需自行架设基准站，单个移动站可达到厘米级定位精度。

（3）手簿测量软件。随着科技的迅速发展，手簿及测量软件也更新换代，功能越来越全面智能，基本实现了目前作业需求，如坐标系转换、基站平移、图形作业、CAD 放样，道路放样，土方计算、电力线勘测、石油物探定位等功能。并可以与行业其他相关软件，如南方Cass、纬地道路等进行数据共享。

（4）基准站架设。基准站应架设在地势较高、视野开阔、无高大建筑和树木、无较大金属构件、无大面积水域、无变压器高压线等磁场的地方，避免多路径影响和信号干扰，并保证与移动站的作业距离。

（5）坐标系建立。新建工程选择坐标系统、设置椭球、投影参数，然后选择坐标转换参数计算的控制点，所选控制点应安全稳固，数量应大于3 个，建议4～8 个为宜，且应分布在整个测区的外边缘以能够包含整个测区，以利用的最大边长来控制测区内部，从而得到合理的测量精度。控制点所形成的形状应尽量接近正多边形，避免线性分布，否则会严重影响坐标系参数转换的精度。通过控制点坐标成果和采集的经纬度成果进行参数计算，计算残差满足精度要求后确认应用，最后选择多个控制点进行检核。

（6）测量作业。在专业理论基础之上，熟练掌握手簿测量软件的应用是测量作业的直接环节，应结合实践工作，详细阅读主机和软件说明书，逐步学习总结提高。

5 接收机的维护

针对设备的维护工作，首要应详细阅读使用说明书中关于维护与保养及使用注意事项的内容，其中的要求和主要事项较为全面，且针对性较强，首先避免基本的操作失误导致的设备损坏，再做到设备使用和维护正确合理，以保证接收机的良好的技术状态。一般使用过程中应做到以下5 点：

（1）每次测量任务结束后，要把接收机、手簿及配件擦拭干净放在仪器箱内保存。如果被雨淋湿，应在擦干后，放置在干燥、通风处进行自然干燥，避免设备生锈甚至电路短路造成损坏。如设备从低温环境突然进入到室温环境，应密闭保存一段时间再打开接收机箱体，避免凝结空气中的水汽。设备长期不用，要注意采取防潮措施，定期检查存放环境并更换干燥剂。

（2）在使用过程中如果遇到黑屏、卡屏，无法开机、无法连接设备、无固定解等情况，可及时与售后联系，并根据沟通知识进行操作、升级、维修等方式解决问题。

（3）如果遇到意外浸水、短路、撞击等情况，应及时与售后联系解决，不可自行冒然开机或拆卸，以免带来更大的数据损失和设备损坏。

（4）设备使用说明书中其他使用问题和注意事项，应重点、全面、详细阅读注意及实施。

（5）接收机的维护应每个月进行1 次，内容包括外观清洁、环境温度检查、湿度检查、电池充电等，并开机测量检查以确认设备的工作状态，同时做好接收机的维护保养记录。

6 结束语

测地型GNSS 接收机是测量行业主要的设备，目前已基本取代了传统大地测量定位技术，它的出现与发展推动了该领域的全新发展与转变。接收机正确合理的管理和应用，能够使设备处于良好的性能状态，同时延长设备的使用寿命，保证工程测量质量，让作业更准确、高效。