道路測(cè)量中GPS 測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用及其發(fā)展探究

■吳蕓蕓，陳 青 ■.星子縣建設(shè)規(guī)劃局，江西 九江 33000;.星子縣國(guó)土資源局 江西 九江 33000

GPS 技術(shù)，是近年來研發(fā)的最新型的定位技術(shù)。GPS 技術(shù)，能夠更加精準(zhǔn)、高效的鎖定目標(biāo)位置。GPS 系統(tǒng)組成包括三個(gè)部分:GPS 衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及GPS 信號(hào)接收機(jī)。由此可見，GPS 系統(tǒng)是全方位目標(biāo)搜索，以信號(hào)傳感方式進(jìn)行定位。GPS 技術(shù)應(yīng)用于道路測(cè)繪工作中，比傳統(tǒng)的人工網(wǎng)測(cè)，不僅濃縮了工作量，同時(shí)提高了工作效率，最重要的是測(cè)量數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)。筆者對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于道路測(cè)量中的效果極為期待，通過本文對(duì)其應(yīng)用及發(fā)展做出詳細(xì)的研究。

1 GPS 測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量中的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)

GPS 測(cè)繪技術(shù)，是利用GPS 系統(tǒng)，按照道路施工建設(shè)的要求，收集擬建道路的相關(guān)資料、踏勘定線、中線測(cè)量、縱橫斷面測(cè)量、道路施工測(cè)量、竣工測(cè)量，貫穿整個(gè)道路施工建設(shè)過程，指導(dǎo)道路工程的建設(shè)施工。近年來，豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明了GPS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于道路測(cè)量中具有高精準(zhǔn)度、高效率、靈活、簡(jiǎn)單、方便等領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。其具體優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)具體如下。

1.1 高觀測(cè)速度

在道路測(cè)量中，GPS 測(cè)繪技術(shù)極高的觀測(cè)速度是其顯著的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。傳統(tǒng)的人工網(wǎng)測(cè)量技術(shù)，需要的測(cè)繪人員數(shù)量多，工程量大，工序復(fù)雜。GPS 測(cè)繪技術(shù)，用時(shí)15min，就能對(duì)20km 范圍內(nèi)的靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行超精準(zhǔn)定位。當(dāng)目標(biāo)測(cè)繪站間距在1.5km 范圍內(nèi)時(shí)，GPS 測(cè)繪技術(shù)則可使用不到2min 的時(shí)間對(duì)兩站進(jìn)行高速定位。GPS 測(cè)繪技術(shù)的高觀測(cè)速度，對(duì)道路測(cè)量工作節(jié)省了大量時(shí)間，且觀測(cè)的誤差極小。

1.2 高測(cè)量準(zhǔn)度

GPS 測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于道路測(cè)量的第二項(xiàng)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，莫過于其極高的測(cè)量準(zhǔn)度。從豐富的道路測(cè)量案例中統(tǒng)計(jì)，GPS 測(cè)繪技術(shù)，測(cè)量5km范圍以內(nèi)的目標(biāo)時(shí)，其測(cè)量誤差在6mm -10mm 之間;測(cè)量范圍在100km-500km 以內(nèi)時(shí)，其測(cè)量誤差在7mm -10mm 之間;測(cè)量范圍在1000km 時(shí)，其測(cè)量誤差在9mm-10mm 之間;而對(duì)500m 以下的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，其觀測(cè)誤差可低于1mm。由此可見，在對(duì)大范圍距離進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，GPS 測(cè)繪技術(shù)產(chǎn)生的測(cè)量誤差不高于10mm，而小距離范圍的測(cè)量誤差竟低于1mm，比電磁波測(cè)距儀的測(cè)量準(zhǔn)度還要高。

1.3 低操作難度

GPS 測(cè)繪技術(shù)，是利用GPS 衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及GPS 信號(hào)接收機(jī)進(jìn)行道路測(cè)量的。其全方位的目標(biāo)搜索與鎖定，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，操作起來更加簡(jiǎn)單化與人性化。GPS 測(cè)繪技術(shù)操作簡(jiǎn)單，大大濃縮了工程量，不僅能夠快速獲取測(cè)量結(jié)果，還可大大減少道路測(cè)量工作人員。系統(tǒng)便捷的操作性，降低了測(cè)量人員的專業(yè)知識(shí)與技術(shù)水平。GPS 測(cè)繪技術(shù)的低操作難度，不僅能夠即時(shí)測(cè)量，還能即時(shí)復(fù)測(cè)。

2 GPS 測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)

在道路測(cè)量中，最常用的GPS 測(cè)繪技術(shù)是GPS -RTK(Real -time kinematic)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位法。GPS -RTK 測(cè)量方法，建立在兩個(gè)測(cè)站的載波相位基礎(chǔ)之上，將觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)實(shí)時(shí)顯示，并可達(dá)到厘米級(jí)的極高精度。RTK 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是GPS 測(cè)量技術(shù)的全新里程碑，在道路測(cè)量中，為工程放樣、地形測(cè)圖以及控制測(cè)量等工作帶來了新希望。

GPS-RTK 測(cè)量技術(shù)在道路測(cè)量工作中的主要操作方法是選取一個(gè)精度較高的點(diǎn)位作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在此基準(zhǔn)點(diǎn)部位安裝一臺(tái)接收機(jī)。通過地面監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)，基準(zhǔn)點(diǎn)上感應(yīng)到的信號(hào)數(shù)據(jù)也能被同時(shí)接收。將衛(wèi)星信號(hào)以及基準(zhǔn)點(diǎn)信號(hào)數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)定的特定計(jì)算方程式，便可精確的計(jì)算出目標(biāo)流動(dòng)站的具體數(shù)據(jù)。對(duì)于動(dòng)態(tài)站點(diǎn)的測(cè)量，傳統(tǒng)測(cè)量方法若出現(xiàn)了較大誤差需要重新測(cè)量的，一般是延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，以保證動(dòng)態(tài)站點(diǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且要通過復(fù)雜的計(jì)算過程，方能得出動(dòng)態(tài)站點(diǎn)的具體坐標(biāo)值。

如下為某公路勘測(cè)公司，為目標(biāo)路段公路勘測(cè)設(shè)計(jì)制定的RTK 作業(yè)模式數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)疽鈭D，充分體現(xiàn)了如何從基準(zhǔn)站接受信號(hào)數(shù)據(jù)，以獲取流動(dòng)站的信號(hào)。

圖1 RTK 作業(yè)模式的數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)疽鈭D

2.2 快速靜、動(dòng)態(tài)定位測(cè)量

快速靜態(tài)定位測(cè)量，是GPS 信號(hào)接收機(jī)在靜止的狀態(tài)下對(duì)道路進(jìn)行觀測(cè)。在地勢(shì)復(fù)雜、條件惡劣的道路路段，受這些客觀因素的影響，無(wú)法使用常規(guī)的測(cè)量方法進(jìn)行道路測(cè)量。因此，使用快速靜態(tài)定位測(cè)量，道路測(cè)量中代替全站儀測(cè)量導(dǎo)線，不僅克服了惡劣路況的測(cè)量條件，降低了測(cè)量難度，還能夠保證較高的測(cè)量精準(zhǔn)度。所謂快速動(dòng)態(tài)定位測(cè)量，則是通過GPS 測(cè)繪技術(shù)測(cè)量流動(dòng)站上的信號(hào)數(shù)據(jù)。此模式的操作方法是，在測(cè)量流動(dòng)站信號(hào)數(shù)據(jù)之前，先進(jìn)行短暫幾分鐘的快速靜態(tài)定位測(cè)量，以定位流動(dòng)目標(biāo)信號(hào)?？焖賱?dòng)態(tài)定位測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是，流動(dòng)站觀測(cè)數(shù)據(jù)可達(dá)到與基準(zhǔn)站同步接收。

在道路測(cè)量中，GPS 測(cè)繪技術(shù)的快速靜態(tài)定位測(cè)量與動(dòng)態(tài)定位測(cè)量模式，是針對(duì)不同道路情況而研發(fā)的優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量的測(cè)繪模式。兩種模式所測(cè)量的數(shù)據(jù)均比較精確，且具有GPS 測(cè)繪技術(shù)基本的簡(jiǎn)潔操作性能。在道路測(cè)量中，將這兩種定位測(cè)量模式結(jié)合使用，將具有更廣闊的應(yīng)用范圍，對(duì)道路勘測(cè)、施工放樣以及GIS 前端數(shù)據(jù)采集，均具有不可小覷的作用。

3 GPS 測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量中的發(fā)展策略

GPS 測(cè)繪技術(shù)在道理測(cè)量中的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，是電磁波測(cè)距儀等高科技測(cè)量?jī)x器所不能比擬的。其之所以能夠達(dá)到顯著的測(cè)量效果，是經(jīng)過了漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程，方能應(yīng)用于實(shí)踐道路測(cè)量之中。GPS 測(cè)繪技術(shù)雖然在道路測(cè)量中的應(yīng)用率越來越高，但其有效發(fā)展還需注意以下幾點(diǎn)。

3.1 加強(qiáng)專業(yè)人才的培養(yǎng)

GPS 測(cè)繪技術(shù)要普及于道路測(cè)量之中，必須要有更多的道路測(cè)量人員深諳GPS 測(cè)繪技術(shù)，基于這一點(diǎn)，道路勘測(cè)企業(yè)或者相關(guān)單位，要注重培養(yǎng)GPS 測(cè)繪技術(shù)專業(yè)人才。首先，要鼓勵(lì)優(yōu)秀測(cè)繪人員積極學(xué)習(xí)GPS 測(cè)繪技術(shù)，通過單位之間交流學(xué)習(xí)或者組織深造的形式，針對(duì)性的培養(yǎng)優(yōu)秀人才。其次，讓優(yōu)秀的GPS 測(cè)繪人員，對(duì)道路測(cè)量員工進(jìn)行培訓(xùn)，讓廣大測(cè)量人員加入到GPS測(cè)繪技術(shù)的學(xué)習(xí)行列，并由優(yōu)秀GPS 測(cè)繪人員作為技術(shù)指導(dǎo)，通過實(shí)踐提高全體測(cè)繪人員的GPS 測(cè)繪技術(shù)。

3.2 加大技術(shù)創(chuàng)新的研究

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技信息技術(shù)的發(fā)展也有著日新月異的變化。GPS 測(cè)繪技術(shù)雖然已成熟應(yīng)用于道路測(cè)量工作之中，但是其還具有一定的優(yōu)化空間。我國(guó)道路勘測(cè)機(jī)構(gòu)，應(yīng)在工作之余竭心盡力對(duì)GPS 測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行深化研究，積極嘗試GPS 測(cè)繪技術(shù)的創(chuàng)新，使GPS 測(cè)繪技術(shù)能夠再上一個(gè)里程碑。另一方面，可以汲取國(guó)外GPS 測(cè)繪技術(shù)的精髓，學(xué)習(xí)各個(gè)國(guó)家的GPS 測(cè)繪技術(shù)特點(diǎn)，融入我國(guó)道路測(cè)量實(shí)踐之中。

3.3 加強(qiáng)宣傳力度

加強(qiáng)GPS 測(cè)繪技術(shù)的宣傳，不僅能夠吸納更多有志之士進(jìn)入道路測(cè)量行業(yè)，同時(shí)能夠讓群眾百姓知道，我國(guó)道路建設(shè)事業(yè)發(fā)展的可靠性與創(chuàng)新精神。道路建設(shè)項(xiàng)目的啟動(dòng)，必須提前告知于社會(huì)，在宣布道路規(guī)劃建設(shè)過程中，建設(shè)部門可將應(yīng)用于道路測(cè)量GPS 測(cè)繪技術(shù)內(nèi)容同時(shí)發(fā)布。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)告訴我們，我國(guó)道路工程的建設(shè)也在不斷發(fā)展之中，且必須更好更快的繼續(xù)發(fā)展。GPS 測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量工作中，測(cè)量速度快、精度高、操作簡(jiǎn)單等重要作用是不可爭(zhēng)議的。并且，在道路測(cè)量中，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜惡劣的地勢(shì)環(huán)境，并可隨時(shí)對(duì)有爭(zhēng)議的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，極具可靠性。因此，我國(guó)道路勘測(cè)機(jī)構(gòu)必須善于應(yīng)用GPS 測(cè)繪技術(shù)于道路測(cè)量工作，提高了工作效率，才能贏得時(shí)間創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

［1］劉文娟.GPS 在地籍測(cè)量中應(yīng)用的研究［D］.燕山大學(xué)，2014-05-01.

［2］劉明學(xué).GPS 高程轉(zhuǎn)換在公路高程控制測(cè)量中的應(yīng)用研究［D］.長(zhǎng)安大學(xué)，2012 -04 -25.