城市测绘面临多径效应挑战 高精度定位技术取得突破性进展

(问题)随着城市更新、地下空间开发和精细化治理需求不断增加,高精度测绘更多走进高楼密集、立交纵横的核心区域。但这类“城市峡谷”环境中,定位误差往往不在卫星系统本身,而主要来自多路径效应:卫星信号到达接收机前,可能被玻璃幕墙、金属构件、护栏等多次反射,反射信号与直达信号几乎同时进入接收机,导致解算结果偏离。业内人士表示,这类误差与环境高度涉及的,容易形成相对稳定却不易察觉的系统性偏移,给城市级高精度数据生产带来挑战。 (原因)多路径误差主要由两点决定:反射路径相对直达路径的延迟大小,以及反射信号的能量强弱。延迟越短、能量越强,越容易与直达信号叠加在一起,传统接收机依赖常规相关间隔等方法难以有效区分。城市中心区反射面密集、材质复杂,信号可能沿街道两侧连续反射,产生多条强度不低的近延迟回波,使接收机更难判断“真实到达时间”。在遮挡与反射叠加时,定位结果更容易出现漂移或跳变,也难以通过简单筛选彻底剔除。 (影响)在实际作业链条中,多路径造成的“厘米级到分米级”偏差,往往会放大为可见的成果质量问题。以无人机倾斜摄影和激光点云采集为例,平台在楼群边缘、桥下通道或电力设施周边飞行时,天线可能短时被遮挡且处于强反射环境;一旦外方位元素出现偏差,空三解算与模型拼接都会受到影响,表现为立面波纹、边缘发虚、整体倾斜等。对市政设施巡检、道路病害评估、建筑竣工核验等应用来说,几何精度下降不仅削弱测量可信度,也会抬高返工与复测成本。 同时,多路径误差也难以依靠差分技术“顺带解决”。RTK或PPK能有效削弱卫星钟差、轨道误差和大气延迟等公共误差,但多路径属于站址相关误差:基准站与流动站反射环境不同,误差模式难以同步,差分无法将其完全抵消。因此,提升抗多径能力更依赖接收端自身的识别与抑制能力。 (对策)面向城市密集区强反射、近延迟回波突出的特点,行业逐渐形成硬件与算法协同的治理思路。硬件上,测量型天线可通过优化方向图、抑制低仰角来波,减少来自地面和近距离建筑下部的反射干扰,为后端解算提供更干净的输入。但在反射方向接近直达方向、回波更复杂的城市环境中,关键仍在接收机信号处理能力的提升。 据介绍,以Septentrio相关技术路线为代表的新一代方案,重点在于对相关函数进行更高分辨率的采样、建模与实时分析。直达信号与反射信号叠加会改变相关函数形态,通过识别这些畸变特征,可估计回波延迟、相对幅度等参数,进而尽可能提取直达成分并抑制回波影响。业内将其比喻为“在回声复杂的空间里分离原声与回声”,其意义在于提升复杂场景下定位解算的稳定性与一致性,为航测、移动测量和高精度控制测量提供更可靠的数据来源。 (前景)随着多源融合定位、城市数字底座和低空经济等新业态加速发展,行业对“连续、稳定、可复现”的高精度定位提出更高要求。未来,抗多径能力将与多星座多频段接收、惯导融合、质量控制与完整性监测等技术协同演进,推动测绘生产从“能用”走向“更稳定、更可控、可追溯”。同时,城市测绘也将更重视作业环境评估与流程标准化,通过合理布设基准站、优化航线与观测策略、建立质量检核闭环,继续降低复杂场景带来的不确定性。

城市密集区测绘的难点表面是“信号反射”,核心是“数据可信”。当城市治理走向精细化与实时化,测绘成果不仅要可用,更要稳定可靠。以抗多径技术为代表的关键能力提升,正在把复杂环境的不确定性前移控制、在源头压缩,为高质量城市建设提供持续的空间信息支撑。