談GPS技術在公路勘測中的應用

謝建明 馮誼

【摘 要】CPS技術廣泛應用于生活的方方面面，它主要應用了全球衛(wèi)星定位的技術，為人們的工作、生活需求帶來很多方便，其中，在交通工程的勘測中，GPS技術為工程的勘測提供了很多便利，使得工作人員快速的獲得高精度的測量數(shù)據(jù)。本文重點介紹了GPS的測量模式、定位技術在公路勘測中的作用。

【關鍵詞】GPS技術；公路勘測；靜態(tài)測量；動態(tài)定位；應用

GPS這種技術起初是由美國研制的，主要應用于衛(wèi)星的導航系統(tǒng)中。它具有全天、連續(xù)、全球、實時的定時、定位功能，它可以幫助用戶提供更加精密的坐標、時間、速度。GPS技術的這些特點幫助工作者獲得更多有利的信息，贏得每一位專業(yè)工作者的信賴?，F(xiàn)代社會，GPS技術已經(jīng)成功的應用于大地的測量、各種工程上的數(shù)據(jù)測量、工程變形上相關數(shù)據(jù)的測量，檢測，另外還有各種資源的勘察等等不同的學科領域，促進了測繪技術的迅速發(fā)展，使得測繪領域發(fā)生了影響深遠的技術變革。

每一位專業(yè)的公路設計師都知道，在道路設計中勘測是必不可少的組成部分，設計師們憑借這種技術找到了道路設計所必需的數(shù)據(jù)資料。隨著人們各種生活需求的不斷增大，各種道路的建設需求也不斷增加，在這種情況下測量、繪制技術也在不斷進步。道路的勘測也從傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀偏角法發(fā)展到全站儀極坐標法，這種技術革命的發(fā)展雖然沒有從根本上改變傳統(tǒng)方法中的邊和角度的測量，需要設置測量的地點，還要需要各種測量的儀器，需要大量的人力物力資源，但是GPS技術的發(fā)展使得自動化的速度不斷加快，自動化的程度也在不斷提高，還在一定程度上減少了工作人員的勞動量，為工程的數(shù)據(jù)勘測提供更加便捷、更加快速、更加準確的勘測手段。

一、GPS系統(tǒng)的詳細介紹

GPS系統(tǒng)是全球的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，起初是美國為了滿足軍事上的導航定位需求而開發(fā)的一項集測量、定位于一體的衛(wèi)星系統(tǒng)，現(xiàn)在它的技術已經(jīng)應用于社會經(jīng)濟的大部分領域，現(xiàn)在的GPS廣泛用于測量這個技術領域，比如：攝影、工程、大地等等各方面。

（一）系統(tǒng)組成

空間的衛(wèi)星系統(tǒng)的六個軌道中都有24顆高軌道衛(wèi)星均勻分布，而且軌道的平面和赤道的平面有一定的傾斜角度，軌道平面之間也有傾斜度，軌道平面的間距大約是60度，整個系統(tǒng)的分布一定要保證地球的任一點都可以滿足最少有4顆的可視衛(wèi)星。

地面的監(jiān)控系統(tǒng)主要有國家基地、主控站、注入站、監(jiān)控站等共同組成。地面的監(jiān)控系統(tǒng)一方面要向衛(wèi)星導入電文，另一方面對空間的衛(wèi)星控制、監(jiān)測。

用戶的接受系統(tǒng)相對來說就比較簡單了，它主要包括GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星接收器，處理數(shù)據(jù)的軟件。接收單元，天線單元共同構成了衛(wèi)星接收機，接收單元主要是記錄GPS監(jiān)測到的信號，并對這些信號進行過濾、解調等各種技術的處理，接收單元還負責獲取定時定位和速度的測量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理器是構成接收機的核心，它主要負責管理、控制整個系統(tǒng)以及處理實時的數(shù)據(jù)等工作。天線單元就負責捕獲、跟蹤空間軌道中的衛(wèi)星，同時它還會將GPS的信號進行放大處理，然后接受處理后的信號。

這些程序都按照一定的步驟完成后，用戶就能夠得到符合自己要求的數(shù)據(jù)信息。

（二）系統(tǒng)的特點

GPS技術能夠為大眾所接受，特別是近幾年，這種技術已經(jīng)應用于基礎的研究，新領域的開拓，軟硬件項目的開發(fā)等各個領域。現(xiàn)代社會隨著工程技術的不斷改革，這種技術又出現(xiàn)在工程測量這個應用領域，而且還給工程的建設帶來很多便利的條件。GPS系統(tǒng)的特點主要有以下幾點：

1、測量點之間，測量點與目標點之間不需要通視。這在很大程度上幫助了工作人員的勞動量，使得工程的選點更加方便、靈活，但是為了確保信號的接受不受干擾，一定要保證測量點上空開闊。

2、根據(jù)調查可知，一般紅外儀的精度是5ppm+5mm，一般的雙頻接收機精度達到1ppm+5mm，而且，兩點之間的距離越大，GPS的優(yōu)勢就會越明顯，增加了數(shù)據(jù)的精密性，為工程的實施提供了更加精準的數(shù)據(jù)，在一定程度上降低了風險的發(fā)生。

3、觀測的時間相對比較短，如果是根據(jù)參照物快速定位，一般情況下只需要5分鐘觀測，節(jié)省了時間和人力資源，方便快捷。

4、GPS測量的數(shù)據(jù)能給設計師提供更加準確的三維坐標。

5、這種技術基本上是自動化，工作人員只需要負責儀器的安裝、開關，還有儀器工作狀態(tài)的監(jiān)視，這樣在很大程度上減少了工作人員的工作量，減少了出錯的幾率。

6、系統(tǒng)的觀測沒有時間、地點、天氣狀況等環(huán)境因素的限制。

二、GPS在道路勘測中的應用

根據(jù)上面對GPS系統(tǒng)的認識發(fā)現(xiàn)，在道路工程的勘測方面，GPS技術能發(fā)揮很大的作用，減少工作人員的勞動量。GPS技術中的測量技術和定位技術的應用主要有以下幾點：

1、在進行道路的勘測時，首先，為了能夠順利的進行工程的測繪，要根據(jù)路線的走向，進行平面上、高程的控制測量。測量數(shù)據(jù)時，利用這種技術可以在保證數(shù)據(jù)準確的前提下，做到觀測速度快，靈活布網(wǎng)，全天工作，高精度定位等優(yōu)勢，再經(jīng)過數(shù)據(jù)的處理就可以得到相對更加精確的三維坐標。

2、采集數(shù)據(jù)、施工定位、控制測量的過程中，傳統(tǒng)的方法會因為地圖本身的誤差，人為造成的各種誤差而增加工程的風險發(fā)生的幾率，很難進行高精度的定位。但是GPS的測量系統(tǒng)中可以更加精確、高效的測出工程所需要的數(shù)據(jù)，建立精確的三維坐標。

3、這種技術還應用于工程的估算，位置的確定，劃定用地的界限。如果是在山區(qū)，傳統(tǒng)的方法就會面對非常大的難度，但是GPS定位系統(tǒng)就可以很容易的解決測量數(shù)據(jù)這個問題，在保證數(shù)據(jù)精確的基礎上測定路線位置及工程的用地面積，能夠有效的解決因為儀器、人為造成的各種誤差。

4、在公路的建設方面，GPS的動態(tài)定位系統(tǒng)可以通過和很多接收機相互配合實現(xiàn)資源的共享。在很大程度上減少了工程的經(jīng)濟投資，在保證質量的基礎上加快了工程建設的進度，節(jié)省了人力、物力、財力。

5、GPS技術中的動態(tài)定位技術可以保證道路的路線走向能夠避開農(nóng)村，以防給農(nóng)民的生活帶來不便，還可以避開那些地勢崎嶇的地方，以免給工程的建設帶來不必要的麻煩。

在京杭高速公路的設計中就有很多運用到全球定位系統(tǒng)的地方，比如布網(wǎng)方案的設計，GPS的應用可以保證控制網(wǎng)的精度，確保了整個線路的精度均勻；線路周圍的數(shù)據(jù)監(jiān)測，為工作人員提供了精確的數(shù)據(jù)，避免工作上的失誤；基線的解算，質量的檢驗等數(shù)據(jù)的處理都是利用GPS系統(tǒng)，避免了人為造成的失誤；中樁的放樣，選擇合適的基準站的位置、合理的三維坐標的轉換等等數(shù)字技術都是利用了GPS技術，確保了工程的安全實施。

動態(tài)定位技術的應用是公路建設中測量放樣技術的一次改革。它使得公路放樣這項技術變得迅速又方便，在保證質量的前提下提高了工作的效率，提高了測量的精確度，大大節(jié)省了人力、財力、物力等各種資源。這種技術是工程建設中的一次重大改革。

三、結語：

GPS技術在公路勘測的應用變得越來越廣泛，它在工程中有著革命性的積極作用，大大提高了數(shù)據(jù)勘測的精確度，操作也變的更加簡單，為工程的設計提供了可靠的基礎資料以及精確的數(shù)字保證，促進了工程建設的迅速發(fā)展。

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