葛 楠

（中鐵十九局集團(tuán)第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

0 引言

GNSS（Global Navigation Satellite System，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）是能在地球表面或近地空間的任何地點(diǎn)為用戶提供全天候的三維坐標(biāo)和速度以及時間信息的空基無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)?？蓱?yīng)用于軍事、導(dǎo)航、測繪、通信、氣象、農(nóng)林等眾多領(lǐng)域。2020年7 月，中國自行研制的“中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”，歷時20 余年終于全球組網(wǎng)完成，并宣布正式開通，是繼美國GPS、俄國GLONASS 之后的第3 個成熟完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

GNSS 接收機(jī)是接收全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星信號并確定地面空間位置的儀器設(shè)備。衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量衛(wèi)星信號的接收設(shè)備，即GNSS 接收機(jī)。按接收機(jī)的用途可將其分類為導(dǎo)航型接收機(jī)和測地型接收機(jī)：導(dǎo)航型接收機(jī)主要用于運(yùn)動載體的導(dǎo)航，它可以實時給出載體的位置和速度；測地型接收機(jī)要用于精密大地測量和精密工程測量，定位精度較高。本文就測量用測地型GNSS 接收機(jī)（以下簡稱接收機(jī)），結(jié)合其技術(shù)發(fā)展及產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對接收機(jī)的原理、特點(diǎn)、管理、應(yīng)用、維護(hù)等方面進(jìn)行介紹。

1 接收機(jī)介紹

（1）測量特點(diǎn)。測量設(shè)備的發(fā)展，從最初的經(jīng)緯儀測角、尺量距離定位，發(fā)展到全站儀測角、光電測距坐標(biāo)定位，再到現(xiàn)在接收機(jī)的衛(wèi)星定位，每一次都是全新的轉(zhuǎn)變和技術(shù)突破。衛(wèi)星定位技術(shù)具有全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的特點(diǎn)，更重要的是不受距離和通視條件的限制，大大減少了測量工作人力、物力的配備需求、降低了作業(yè)難度和作業(yè)成本，同時還提高了測量作業(yè)效率，甚至特定情況的作業(yè)精度。

（2）物理性能。傳統(tǒng)測量儀器如全站儀，內(nèi)部有精密機(jī)械部件或光學(xué)元件，不能受到物理磕碰、撞擊，否則很容易損壞。而接收機(jī)則不同，主要有電路板、主板、芯片組層，加上安全的保護(hù)外殼，使其具有較強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境和抗破環(huán)性能。以國產(chǎn)某設(shè)備為例，其性能參數(shù)為：工作溫度-45～75 ℃，防水防塵IP68（防30 min 水下1 m 浸泡），防撞擊IK08（2.5 kg 鋼制撞錘同等的機(jī)械沖擊力、抗3 m 跌落），防水透氣膜能防止在太陽暴曬、突降大雨等惡劣環(huán)境下水汽進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部。但在使用中要愛惜設(shè)備、精心使用、盡量避免意外發(fā)生，以保證儀器的穩(wěn)定性、安全性和使用壽命。

（3）設(shè)備產(chǎn)品選擇。國外品牌主要有徠卡、天寶、托普康等發(fā)展較成熟，國產(chǎn)品牌主要有南方測繪、中海達(dá)、華測、千尋位置、蘇一光、合眾思壯、思南等。國外品牌接收機(jī)相對性能更穩(wěn)定、精度更高，價格也高，可用于較高等級的首級控制網(wǎng)的控制測量。國產(chǎn)品牌近些年發(fā)展也很迅速，性能也很穩(wěn)定，價格合理，而且固件升級簡單方便，維修保養(yǎng)、技術(shù)支持等售后服務(wù)全面，能夠給廣大用戶帶來很大便捷。結(jié)合自主研發(fā)的手簿測量軟件，使作業(yè)更方便高效，能夠滿足各個行業(yè)絕大部分用戶的測量作業(yè)需求。

2 接收機(jī)的檢驗

2.1 開箱檢驗

首先確認(rèn)外包裝完好，開箱后檢查接收機(jī)主機(jī)和手簿外觀、型號。再根據(jù)貨品清單檢查配件（可按需選購）：如各種數(shù)據(jù)線、電源線、充電器、鋰電池、電臺、天線、對中桿、托架、轉(zhuǎn)換頭，架設(shè)基站用的三腳架、基座、連接桿件等。檢查各種配件的外觀、型號、數(shù)量、連接，以及軟件光盤、說明書、合格證書等文件，保存妥當(dāng)。然后進(jìn)行開機(jī)檢查：設(shè)備和手簿開機(jī)，檢查信號燈、屏顯情況，使用藍(lán)牙及NF 分別進(jìn)行連接檢驗。

2.2 實測檢驗

基準(zhǔn)站架設(shè)選擇在空曠無遮擋、無干擾的戶外場，連接移動站測試設(shè)備的搜星能力和固定解情況。開闊地方測量結(jié)果較好，樹林和建筑角落等位置結(jié)果會比較差，甚至得不到期望的衛(wèi)星數(shù)量或得不到固定解，屬于正?，F(xiàn)象。

（1）精度測試?？梢試L試把移動站架設(shè)在不同的測試環(huán)境中，例如操場空曠和樹下墻角等有多路徑效應(yīng)干擾的地方，以內(nèi)置電臺的數(shù)據(jù)鏈形式進(jìn)行測試，通過10 min、1 次/s 的頻率對坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對數(shù)據(jù)的定位精度、衛(wèi)星數(shù)量進(jìn)行分析。

（2）距離測試?，F(xiàn)在的接收機(jī)一般均已支持全星座、全頻段。同時也可以對基準(zhǔn)站內(nèi)置電臺的極限傳輸距離進(jìn)行測試，一般可達(dá)5～10 km。測試結(jié)果可能受到不同天氣的影響，可進(jìn)行多次測試。

3 接收機(jī)的管理

（1）管理臺賬。接收機(jī)應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，并建立嚴(yán)格的設(shè)備管理制度并嚴(yán)格執(zhí)行，同時建立完善的設(shè)備管理臺賬，并按照規(guī)范要求對設(shè)備進(jìn)行定期檢定，檢定合格的設(shè)備才可以用于測量作業(yè)（表1）。

表1 設(shè)備管理臺賬

（2）崗前培訓(xùn)。操作人員應(yīng)具備一定的專業(yè)知識和職業(yè)素養(yǎng)，認(rèn)真閱讀使用說明書并應(yīng)掌握以下能力：熟悉接收機(jī)的按鍵及組合按鍵功能，信號燈不同顏色、不同閃爍頻率的含義，不同提示音的含義，掌握手簿測量軟件的基本應(yīng)用、主機(jī)及手簿鋰電池的充電與保養(yǎng)，各種配件的連接使用等。經(jīng)過業(yè)務(wù)培訓(xùn)合格后方可上崗操作。

（3）接收機(jī)的保護(hù)。手簿內(nèi)存儲了一個工程項目全部測量信息，包含坐標(biāo)系統(tǒng)、控制點(diǎn)、放樣點(diǎn)、采集數(shù)據(jù)、圖形等重要數(shù)據(jù)，所以應(yīng)做到專人專用，注意保密措施，必要情況應(yīng)設(shè)置密碼，以免手簿意外丟失或他人隨意打開手簿，查看或修改配置或數(shù)據(jù)。原則上項目結(jié)束前不可以借給其他單位或個人使用，以免某些參數(shù)或數(shù)據(jù)發(fā)生改變而導(dǎo)致的施工質(zhì)量事故。

（4）數(shù)據(jù)的存檔與保存。測量數(shù)據(jù)應(yīng)及時導(dǎo)出，并按照日期進(jìn)行整理，做好備注說明，做到清晰明了、可追溯，同時做好存檔、保密工作。

4 接收機(jī)的應(yīng)用

（1）測量模式。測量模式主要有3 種：①靜態(tài)測量，精度高可達(dá)毫米級，觀測時間長，主要用于項目的首級控制測量；②動態(tài)測量，精度可達(dá)厘米級，方便快捷；③PPK 測量，特點(diǎn)為不需要數(shù)據(jù)通信、作業(yè)距離長，是對動態(tài)測量的一種補(bǔ)充方式。

（2）工作模式。根據(jù)實際情況選擇適合的工作模式，基準(zhǔn)站一般可分為外掛電臺、內(nèi)置電臺、內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)等，移動站可分為電臺模式、內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)、CORS 模式等。其中，移動站CORS 模式是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK 技術(shù)建立的“連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)”，無需自行架設(shè)基準(zhǔn)站，單個移動站可達(dá)到厘米級定位精度。

（3）手簿測量軟件。隨著科技的迅速發(fā)展，手簿及測量軟件也更新?lián)Q代，功能越來越全面智能，基本實現(xiàn)了目前作業(yè)需求，如坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換、基站平移、圖形作業(yè)、CAD 放樣，道路放樣，土方計算、電力線勘測、石油物探定位等功能。并可以與行業(yè)其他相關(guān)軟件，如南方Cass、緯地道路等進(jìn)行數(shù)據(jù)共享。

（4）基準(zhǔn)站架設(shè)?；鶞?zhǔn)站應(yīng)架設(shè)在地勢較高、視野開闊、無高大建筑和樹木、無較大金屬構(gòu)件、無大面積水域、無變壓器高壓線等磁場的地方，避免多路徑影響和信號干擾，并保證與移動站的作業(yè)距離。

（5）坐標(biāo)系建立。新建工程選擇坐標(biāo)系統(tǒng)、設(shè)置橢球、投影參數(shù)，然后選擇坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計算的控制點(diǎn)，所選控制點(diǎn)應(yīng)安全穩(wěn)固，數(shù)量應(yīng)大于3 個，建議4～8 個為宜，且應(yīng)分布在整個測區(qū)的外邊緣以能夠包含整個測區(qū)，以利用的最大邊長來控制測區(qū)內(nèi)部，從而得到合理的測量精度?？刂泣c(diǎn)所形成的形狀應(yīng)盡量接近正多邊形，避免線性分布，否則會嚴(yán)重影響坐標(biāo)系參數(shù)轉(zhuǎn)換的精度。通過控制點(diǎn)坐標(biāo)成果和采集的經(jīng)緯度成果進(jìn)行參數(shù)計算，計算殘差滿足精度要求后確認(rèn)應(yīng)用，最后選擇多個控制點(diǎn)進(jìn)行檢核。

（6）測量作業(yè)。在專業(yè)理論基礎(chǔ)之上，熟練掌握手簿測量軟件的應(yīng)用是測量作業(yè)的直接環(huán)節(jié)，應(yīng)結(jié)合實踐工作，詳細(xì)閱讀主機(jī)和軟件說明書，逐步學(xué)習(xí)總結(jié)提高。

5 接收機(jī)的維護(hù)

針對設(shè)備的維護(hù)工作，首要應(yīng)詳細(xì)閱讀使用說明書中關(guān)于維護(hù)與保養(yǎng)及使用注意事項的內(nèi)容，其中的要求和主要事項較為全面，且針對性較強(qiáng)，首先避免基本的操作失誤導(dǎo)致的設(shè)備損壞，再做到設(shè)備使用和維護(hù)正確合理，以保證接收機(jī)的良好的技術(shù)狀態(tài)。一般使用過程中應(yīng)做到以下5 點(diǎn)：

（1）每次測量任務(wù)結(jié)束后，要把接收機(jī)、手簿及配件擦拭干凈放在儀器箱內(nèi)保存。如果被雨淋濕，應(yīng)在擦干后，放置在干燥、通風(fēng)處進(jìn)行自然干燥，避免設(shè)備生銹甚至電路短路造成損壞。如設(shè)備從低溫環(huán)境突然進(jìn)入到室溫環(huán)境，應(yīng)密閉保存一段時間再打開接收機(jī)箱體，避免凝結(jié)空氣中的水汽。設(shè)備長期不用，要注意采取防潮措施，定期檢查存放環(huán)境并更換干燥劑。

（2）在使用過程中如果遇到黑屏、卡屏，無法開機(jī)、無法連接設(shè)備、無固定解等情況，可及時與售后聯(lián)系，并根據(jù)溝通知識進(jìn)行操作、升級、維修等方式解決問題。

（3）如果遇到意外浸水、短路、撞擊等情況，應(yīng)及時與售后聯(lián)系解決，不可自行冒然開機(jī)或拆卸，以免帶來更大的數(shù)據(jù)損失和設(shè)備損壞。

（4）設(shè)備使用說明書中其他使用問題和注意事項，應(yīng)重點(diǎn)、全面、詳細(xì)閱讀注意及實施。

（5）接收機(jī)的維護(hù)應(yīng)每個月進(jìn)行1 次，內(nèi)容包括外觀清潔、環(huán)境溫度檢查、濕度檢查、電池充電等，并開機(jī)測量檢查以確認(rèn)設(shè)備的工作狀態(tài)，同時做好接收機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)記錄。

6 結(jié)束語

測地型GNSS 接收機(jī)是測量行業(yè)主要的設(shè)備，目前已基本取代了傳統(tǒng)大地測量定位技術(shù)，它的出現(xiàn)與發(fā)展推動了該領(lǐng)域的全新發(fā)展與轉(zhuǎn)變。接收機(jī)正確合理的管理和應(yīng)用，能夠使設(shè)備處于良好的性能狀態(tài)，同時延長設(shè)備的使用壽命，保證工程測量質(zhì)量，讓作業(yè)更準(zhǔn)確、高效。