GPS技術在公路工程測量中的應用分析

王東會

(河北省冀州市交通運輸局)

1 GPS技術測量簡介

GPS即全球定位系統(tǒng)，是美國軍方研發(fā)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)是二十世紀七十年代開始設計、研制，該系統(tǒng)具有全球性、全天侯、連續(xù)性的特點，能給各類用戶提供高精度的三維坐標和準確的定位。我國從二十世紀九十年代也進口了GPS接收機，同時展開了各方面的研究工作，而且將GPS技術引入到公路工程測量中。該系統(tǒng)是新形式的測量系統(tǒng)，不僅速度快、精度高、而且快捷方便，當路線穿越山區(qū)地帶時，尤其是在山區(qū)便面雜草灌木叢生的地區(qū)時，若是采用常規(guī)的測量方法就會遇到很多困難，例如測站之間以及測站和測點之間無法通視，測量距離受到限制等等。而GPS技術的引用就完全解決了這些難題。這也是GPS技術目前得到廣泛應用的一個重要原因。

2 GPS技術測量的特點以及注意事項

在公路設計行業(yè)軟件技術和硬件設備迅速的發(fā)展的今天，公路設計也已實現CAD化，部分軟件開發(fā)設計時也想做到與地面數字化測繪產品相兼容。建立測量、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈，采集的數據和路線的設計通過電腦軟件直接轉換設計而成，實現公路勘測設計內業(yè)和外業(yè)的一體化，這也是高等級公路設計技術發(fā)展的趨勢。目前的技術條件下GPS技術的引入正好填補了這一空白，是最好的選擇。GPS技術具有的全天候、精度高和連續(xù)性等特點，是先進的測量手段，已經融入到社會發(fā)展的各領域。我國公路工程建設中，GPS主要用于建立各種道路工程控制網及測定外控點等。目前我國已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網。在較大范圍內的誤差達到了常規(guī)測量方法難以實現的精度，同時大大提高了工作效率。GPS技術測量的主要特點以及注意事項如下:

(1)測站之間不需通視。測站與測站之間以及測站與測點之間相互通視是常規(guī)測量的一個難題，GPS技術的應用解決了這一困難，基站和移動站之間是靠無線電波信號傳輸數據，在采集和放樣時更加方便靈活。但要注意的是測站上空必須空曠開闊，測站要盡量遠離高壓電線、通訊塔、密林以及湖邊等，避免接收GPS衛(wèi)星信號受到干擾。

(2)操作簡單、效率高。GPS測量設備的自動化程度較高，設計很人性化，在測量時測量員的工作主要是進行基站和移動站的架設，并連接儀器設備，量取基站距離地面的高度和設置儀器的相關數據，而衛(wèi)星信號的鏈接以及基準站和移動站之間信號的鏈接都是由儀器自動搜索完成。尤其是減少了常規(guī)測量儀器在各個測點之間移動架設的時間，一次架設設備可以測量幾公里到十幾公里，降低測量人員的作業(yè)強度，大大提高工作效率。

(3)測量成果的質量可靠。GPS測量數據的采集都是由系統(tǒng)自動采集并記錄，不存在讀數、記錄等人為因素產生的誤差，還避免了長距離測量時光線折射對儀器的影響，避免了風吹動儀器晃動帶來的數據誤差，測量距離越長其優(yōu)越性越突出，其作業(yè)過程全部由微電子技術、微電腦技術控制，自動數據處理和平差計算。非常適合大地點破壞嚴重地區(qū)和地形條件惡劣的山區(qū)等。

(4)GPS技術定位精確。GPS的實時動態(tài)定位模式在公路測量中的精度可達到1～3cm。每個測點都是獨立完成采集和放樣，不產生累計誤差，是常規(guī)測量儀器所無法達到的。但要注意的是，架設基準站時位置要盡量高出移動站測區(qū)的高程，避免雷雨天氣或者天空云量較多的天氣，其儀器測量數據一定要在固定解的情況下測量。

(5)提供三維坐標。GPS測量應用的一個重要領域就是進行高程測量。特別是在當前高等級公路逐漸向地形條件惡劣的山區(qū)發(fā)展的形勢下，GPS測量能克服常規(guī)的測量中所遇到的困難，在精確測定位平面位置的同時，還可以精確測定大地的高程。

3 GPS測量在公路工程建設中的應用

3.1 應用在大比例地形圖的繪制

高等級公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進行，用傳統(tǒng)方法測圖工作量大而且速度慢。而使用實時GPS動態(tài)測量，構成碎部點的數據由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，在室內即可由繪圖軟件成圖，而且采集速度快，可以大大降低測圖的難度，既省時又省力。

3.2 進行公路中線以及邊線的放樣

當設計單位在完成了公路縱橫斷面的圖紙設計后，接下來的就是由施工單位進行復核以及施工放樣。其基本作業(yè)方法是:首先架設基準站并連接發(fā)射電臺與移動站，基準站和移動站信號自動鏈接后，進行導線點的校驗，然后將預先輸入到手簿里邊的路線曲線要素調出，接著就可以進行任意樁號的放樣。當手簿屏幕顯示的設計點位與桿位重合時，在桿位處打樁寫號即完成一個點的放樣。當放樣點不在中線時，只要將要放樣點的坐標輸入到手簿就可以進行放樣。每個點的放樣后能馬上測得其高程，每個點都是獨立完成的，不產生累計誤差。

3.3 快速進行公路橫斷面測量

公路中線確定后，為了計算路基填挖方量就要測定公路橫斷面，用常規(guī)的測量儀器測量時很難準確的確定某個樁號的橫斷面，尤其在彎道路段時更是不容易觀察，用GPS測量橫斷面時在手簿屏幕會自動形成該樁點的橫斷面線，我們只要按照屏幕顯示的線移動測點即可，非常直接快捷，其測點之快是常規(guī)測量方法所不能達到的。與傳統(tǒng)的測量方法相比較，實時GPS測量在精度、速度等各方面都具有很明顯的優(yōu)勢。

3.4 山區(qū)雜草灌木地區(qū)測量

在經濟迅速發(fā)展的今天，高等級公路也逐漸向山區(qū)、重丘區(qū)拓展。由于這些地區(qū)人煙稀少，山體植被繁茂，雜草灌木叢生，在采用常規(guī)測量方法時就會遇到測站與測站或者與測點之間無法通視的困難。另外山腳或者山谷等不容易測量的地方也會受到視線限制，GPS測量客服了這些困難，并且攜帶方便，非常適合行走不方便的山區(qū)以及視線受阻的地區(qū)的測量。

4 結束語

GPS測量技術以其定位精度高、測站之間無需通視、操作簡單并能提供三維坐標的特點，在道路施工測量中發(fā)揮了常規(guī)儀器無可比擬的作用。是公路勘測手段和作業(yè)方法的重大變革，極大地提高了測量的精度和效率，其廣泛使用一定會取得較好的經濟效益和社會效益，有著廣闊的應用前景。