厘米级地下勘测应用案例分享

本文作者 | Franco de Lorenzo，u-blox服务首席产品主管

高精度GNSS技术推动地下测绘领域实现模式转变。

Screening Eagle将探地雷达与u-blox的GNSS增强服务相结合，实现真正轻松易行的地下测绘，实时生成意义非凡的3D地下地图。

01.重大变革背后的驱动力

听到“模式转变”这个词，您会想到什么?是什么驱使我们在看待世界、做事方式或信仰方面做出根本性的改变?“模式转变”描述的就是这类颠覆性变革。当新技术促使我们的流程、产品或服务的开发方法发生彻底改变时，模式转变也就随之发生。本文描述了改变地下测绘世界游戏规则的那些灵光闪现的时刻。

02.地下测绘项目的痛点

探地雷达(GPR)是一种地球物理定位技术，其应用已有数十载之久，这种技术能以破坏性极小的方式探测地底情况，支持公共事业、考古学等多种地球物理应用场合。

GPR最大的优势是能在不破坏表面的情况下定位对象。GPR可在多种应用(包括公用事业测绘、地下测绘和石方开挖项目)中进行具有成本效益的虚拟勘测。

遗憾的是，传统方法中一直存在三个痛点：

扫描前需要进行耗时的勘探工作;

难以在现场解读采集到的2D雷达图像;

需要进行后期处理才能获得3D结果。

这些局限性拖累了地下测绘项目，造成地下项目作业的实际开始时间相较于初始现场扫描存在长时间滞后。

迄今为止，要确定地下测绘的精准定位，仍然需要勘察级别的全球定位卫星(GPS)接收机实时动态(RTK)定位系统。

但这种解决方案要用到成本高昂的硬件和服务组合，包括功能强大的接收机(成本在数千到数万美元之间)、RTK软件(成本要数百美元)，还由其他一些附加开支，比如外设硬件(三脚架、支杆或移动站支杆)。

实地勘察可能相当耗时，根据项目规模、范围或地面复杂性的不同，需要数天乃至数周的时间。在提高实地勘察速度时，RTK系统的可靠性、覆盖范围和可用性等实际考虑因素决定着成败。

要解决传统方法的痛点，需要结合运用先进的GPR技术与全新高精度全球导航卫星系统(GNSS)技术。

03.借助高精度GNSS解决方案激发创新

幸运的是，如今我们可以通过有别于传统的解决方案来满足精准定位的需求。为打造出高精度产品，我们可以将GNSS接收机与全球可用的现有高精度增强服务相结合，其采用一种称为PPP-RTK的技术，将精密单点定位与实时动态相结合，从而可以在几乎任何地方提供精确解决方案，避免需要大量时间和成本的实地勘察工作。

此解决方案可在相对较短的时间内(通常仅需几秒)实现高精度测绘，误差不超过10厘米，让操作人员能够把精力锁定在地下测绘目标上。此外，其交付灵活性和定价模式能够确保运营成本的可预测性，也方便将这项成本纳入整体业务成本结构。

在这些重要进展的推动下，高精度GPS解决方案摆脱了原有高成本、客制化和耗时的痛点，迈进新的大众市场时代。当今的创新者致力于在地球物理定位应用中利用价值导向型高精度GPS解决方案的优势，从而彻底改变地下勘测。

“ 鉴于这种模式转变带来的优势。

Screening Eagle等客户已将地球物理定位技术与u-blox PointPerfect GNSS增强服务相结合。”

Screening Eagle GS8000是一款地下公用事业测绘系统，将先进的GPR和GNSS技术相结合，不但能定位地下对象，还能在现场直接将扫描到的特征与线稿以数字化形式呈现到3D地图上，并输出到CAD/GIS中。因此，GS8000既是勘测工具，也是GPR工具。

“PointPerfect让我们有机会为GS8000客户呈现更高水准的用户体验。用户只要点击一下，就能在欧洲和美国获得勘测级别的精确度，真正做到闲庭漫步间获得带有地理定位的地下3D图像。这将扫描前后的时间和麻烦减少到几乎为零;也在很大程度上杜绝了猜测，堪称一举三得。”

—— Gorka Santamaria

Screening Eagle高级产品经理

PointPerfect的优势：

数秒内获得结果，精度可达到3-6厘米1 ;

通过互联网和L-band卫星，实现>99.9%的正常运行时间;

支持美国本土、欧洲和韩国，还在陆续添加对新地区的支持;

直观易用的物联网服务交付平台，提供适合不同使用场景和应用需求的灵活套餐;

低数据带宽，为用户降低传输成本;

无缝集成定位和通信硬件。

04.u-blox的不同之处

支持顺畅业务

灵活的交付方法是我们的解决方案与众不同的一项优势。 我们的物联网服务是企业级云平台，利用自动扩展技术提供所有u-blox服务。直观易用的界面构成自助式环境，赋予用户充分的自主权，方便用户管理物联网设备群、计费、监控事件，并通过API全面掌控功能。

就目前而言，事实已证明该平台可为数十亿条消息提供支持。除了传统订阅式方法之外，我们还提供灵活的“即付即用”服务方案，可满足各种客户、使用场景和应用的需求。Thingstream消除了复杂性，成就无摩擦的业务体验，其用户参与度更高，能够大幅度缩短上市时间。

SPARTN数据格式有效降低传输成本

现代定位系统需要结合低带宽、高精度、高可用性、高可靠性，并确保服务提供商与终端用户之间的通信完整性。SPARTN格式是一种由行业推动的消息传递标准，旨在满足这些要求。SPARTN将状态表示的优势与现代化通信协议基础相结合，形成了带宽优化型解决方案，为终端用户降低传输成本。

传统解决方案要求为各端点分别实现双向通信流，因此要占用的带宽多、数据消耗量大，造成了可扩展性方面的挑战。PointPerfect通过单一通播流支持所有端点，实现规模效益，为大众市场使用场景提供有力支持。

SPARTN是一种开放式协议，因此GNSS行业中的任何相关方都能基于此协议来设计产品或服务，无需额外申请许可授权，也不需要支付任何费用。

通过MQTT实现高效消息传输

相较于HTTP协议，高度可靠的轻量级MQTT协议通过单一连接传输大量消息时要更加高效。由于开销更低、消息传输更简单，传输数据量和传输成本都能降低。

MQTT协议具有可扩展的特点：将消息通播到一百万台设备与发送到一台设备一样简单。在GNSS校正数据的流式传输方面，使用NTRIP协议时需要集成专门或专有的客户端，使用MQTT协议时则无此要求，因为许多通信产品均内嵌MQTT客户端。

05.结果：整个行业的模式转变

诸如Screening Eagle之类的客户，正在结合地球物理地下定位领域的先进方法与价值导向型GNSS增强服务，这为地下测绘领域带来了重大改变。

如今，业界能够通过一种真正轻松易行的方式，实时生成地下3D地图。在这个方面，勘测级地理定位发挥着重要作用。

该技术解决了种种痛点，提供了如下优势：

无需花费时间规划实地作业;

能够轻松实时解读3D结果;

超高数据清晰度，精准地理坐标参照;

“一键”实现协作并交付CAD和GIS结果。

“我们可以自豪地说，GS8000系统改变了地下测绘方式，弥合了地球物理领域与地理空间领域之间的缺口。在实现这一目标的过程中，我们与u-blox的合作发挥了重要作用，我迫切期待见证这些发展未来会带领我们走向何方。

——Gorka Santamaria

Screening Eagle高级产品经理

进一步了解PointPerfect GNSS增强服务，探索该服务能给您的高精度GNSS大众市场应用带来怎样的突破性变化。

1水平精度：使用兼容的接收机时，通常为3-6厘米。所有精度结果均基于：

a)无误差GNSS观测数据;

b)接收完整、不间断的校正数据;

c)模糊度已解的定位结果。

审核编辑：汤梓红