基于GPS高程擬合下的公路工程測(cè)量

【摘要】GPS高程測(cè)量主要是通過(guò)采用全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量技術(shù)直接測(cè)定地面點(diǎn)的大地高，或者間接地確定地面點(diǎn)的正常高的一種測(cè)量技術(shù)。該方法有著測(cè)量精確度高、耗時(shí)短、效率高、測(cè)量結(jié)果科學(xué)可靠、測(cè)量方法操作簡(jiǎn)單等方面的特點(diǎn)，在公路工程測(cè)量中得到了廣泛的運(yùn)用。本文分析了基于GPS高程擬合下的公路工程的控制測(cè)量、公路測(cè)設(shè)測(cè)量、公路橋隧形變測(cè)量等方面，并指出目前我國(guó)公路工程測(cè)量中使用GPS高程擬合測(cè)量中存在的諸多問(wèn)題，需要采取加強(qiáng)測(cè)繪人員的技能素質(zhì)、引進(jìn)一些先進(jìn)設(shè)備等方面的措施，以提高我國(guó)GPS高程擬合下的公路工程測(cè)量的效率。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；高程擬合；公路測(cè)量

前言

公路工程測(cè)量（road engineering survey）主要是指為公路工程建設(shè)的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營(yíng)管理等所進(jìn)行的測(cè)量工作[1]。公路工程的測(cè)量主要包括路基工程的測(cè)量、溝涵排水工程測(cè)量、橋梁隧道工程測(cè)量等一系列的工程，整個(gè)工程測(cè)量任務(wù)沉重繁瑣，而且對(duì)測(cè)量的技術(shù)要求較高，以往的公路測(cè)量技術(shù)已很難滿足這一要求。隨著科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，GPS測(cè)量技術(shù)，憑借著其定位精確度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作簡(jiǎn)單、效率高并能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，在公路測(cè)量中逐漸達(dá)到廣泛的應(yīng)用。目前GPS測(cè)量技術(shù)已成為公路工程測(cè)量的首選技術(shù)。

一、GPS高程擬合測(cè)量

GPS高程測(cè)量是通過(guò)采用全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量技術(shù)直接測(cè)定地面點(diǎn)的大地高，或者間接地確定地面點(diǎn)的正常高的一種測(cè)量技術(shù)[2]。具體而言，主要是將GPS測(cè)量的在WGS-S4坐標(biāo)下的大地高通過(guò)高程擬合的方法轉(zhuǎn)換成正常高的一種方法。曲面擬合法、曲線擬合法和繪等值線圖示等是目前常用的高程擬合方法。這些不同的擬合方法主要是需要考慮不同地形條件下測(cè)量而采用不同的高程擬合方法，如在測(cè)量區(qū)域面積較小的情況下，可以采用相關(guān)平面擬合法，測(cè)量面積較大，則可以采用二次、三次曲面擬合法。但是擬合的次數(shù)也需要與實(shí)際的要求相結(jié)合，擬合的次數(shù)并不是越多測(cè)量的準(zhǔn)確度就越高。

自20世紀(jì)90年代初，我國(guó)逐漸國(guó)家測(cè)繪局等部門陸續(xù)進(jìn)口了GPS接收機(jī)并展開(kāi)了各方面的研究工作以來(lái)，隨著衛(wèi)星的增多和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、GPS接收機(jī)的價(jià)格下降等原因，我國(guó)加大了對(duì)GPS接收機(jī)的引進(jìn)量，特別是在公路勘測(cè)設(shè)計(jì)工作中加大了對(duì)GPS接收機(jī)的運(yùn)用，這也使得GPS接收機(jī)在公路工程測(cè)量中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。目前我國(guó)GPS高程擬合技術(shù)主要運(yùn)用于公路工程的控制測(cè)量、測(cè)設(shè)測(cè)量和橋隧測(cè)量等方面。

二、GPS高程擬合技術(shù)在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

自在公路測(cè)量領(lǐng)域引入GPS接收機(jī)以來(lái)，GPS技術(shù)在公路工程測(cè)量中的營(yíng)運(yùn)范圍逐漸擴(kuò)大，從最初的公路控制測(cè)量、到橋隧測(cè)量等領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在未來(lái)，GPS高程擬合技術(shù)將憑借其作業(yè)精度高，不受人為因素的影響，并可以滿足高山地區(qū)的高程測(cè)量，這可極大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，并能夠保證工作成果的高質(zhì)量，數(shù)據(jù)的高精確等各方面的優(yōu)勢(shì)，GPS技術(shù)將為傳統(tǒng)的公路測(cè)量模式注入新鮮的血液。

2.1基于GPS高程擬合的公路控制測(cè)量

最初引入GPS技術(shù)在公路測(cè)量工程中主要是進(jìn)行公路控制測(cè)量。公路控制測(cè)量由于線路長(zhǎng)而且已知點(diǎn)較少，且對(duì)測(cè)量的精確度要求較高，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)和設(shè)備難以滿足要求。而GPS技術(shù)在很大程度上能夠很好的解決這一難題。我國(guó)的公路工程部門自20世紀(jì)90年代中期以來(lái)開(kāi)始在公路控制測(cè)量中運(yùn)用GPS定位技術(shù)。GPS高程擬合技術(shù)在公路控制測(cè)量中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在通過(guò)靜態(tài)相對(duì)定位GPS技術(shù)建立線路高精度控制網(wǎng)，以保證測(cè)量能夠滿足毫米級(jí)精度要求。目前GPS測(cè)量控制技術(shù)已在形變監(jiān)測(cè)等具有高精度測(cè)量要求的工程測(cè)繪領(lǐng)域得到了廣泛的運(yùn)用。通過(guò)采用GPS高程擬合技術(shù)建立的公路線路也逐漸普及，如滬寧高速公路、青銀高速公路等公路測(cè)量中都以廣泛采用GPS高程擬合技術(shù)。此外，GPS高程測(cè)量無(wú)需通視的特點(diǎn)，也使得該技術(shù)能夠在密林、山區(qū)、峽谷等地勢(shì)陡峭、視野不開(kāi)闊的地區(qū)進(jìn)行線路控制測(cè)量，并且GPS技術(shù)在這些方面的測(cè)量中具有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

2.2基于GPS高程擬合的公路測(cè)設(shè)測(cè)量

近年來(lái)，隨著GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS高程擬合的RTK定位技術(shù)也逐漸成熟，并在公路測(cè)設(shè)測(cè)量、公路后期管理工作等公路工程中發(fā)揮著非常重要的作用。GPS高程擬合的RTK定位技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù)，具有定位精確度高、觀測(cè)時(shí)間短，全天候作業(yè)、效率高，并能提供三維坐標(biāo)，數(shù)據(jù)安全可靠[3]。RTK定位技術(shù)可以采用靜態(tài)方法快速建立總體控制測(cè)量，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制帶狀地形圖，以滿足路線平面、縱面測(cè)量的需要。此外，RTK定位技術(shù)還可以通過(guò)中線測(cè)設(shè)和構(gòu)造物放樣等方式，滿足各種場(chǎng)合的公路工程測(cè)量工作的需要，并且速度較快，還可以將測(cè)量精度提高到厘米級(jí)，提高觀測(cè)質(zhì)量，形成新的線路勘測(cè)系統(tǒng)。

2.3基于GPS高程擬合的橋隧形變測(cè)量

由于橋、隧的形變監(jiān)測(cè)對(duì)測(cè)量的精確度要求非常高，而GPS高程測(cè)量技術(shù)憑借著其測(cè)量的精確性、準(zhǔn)確性，已成為橋、隧的形變監(jiān)測(cè)方面的主流技術(shù)。GPS高程擬合技術(shù)運(yùn)用于橋隧形變測(cè)量主要是來(lái)源于美國(guó)研制的以GPS為基礎(chǔ)的路橋觀測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)利用GPS的高精度定位技術(shù)來(lái)進(jìn)行橋、隧的形變監(jiān)測(cè)工程。目前我國(guó)也逐漸開(kāi)始使用GPS技術(shù)進(jìn)行橋隧的形變監(jiān)測(cè)的嘗試。但是目前我國(guó)在利用GPS高程擬合技術(shù)進(jìn)行橋隧形變測(cè)量還不成熟，相關(guān)的技術(shù)要求不到位，高技術(shù)專業(yè)人才還比較缺乏。

三、公路工程測(cè)量應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

3.1存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段，我國(guó)在公路施工測(cè)量方面存在的問(wèn)題主要體現(xiàn)在：一是施工測(cè)量人員的專業(yè)性不足，素質(zhì)差，不能滿足公路施工測(cè)量的專業(yè)性要求，對(duì)施工測(cè)量?jī)x器的操作不科學(xué)，不注重儀器的保修；二是測(cè)量的儀器落后，已不能滿足測(cè)量的精確性要求；此外，測(cè)量的質(zhì)量控制體系不完善，存在著質(zhì)量控制不嚴(yán)格等現(xiàn)象，這些方面的問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重的影響了我國(guó)公路測(cè)量的準(zhǔn)確性和公路施工的整體質(zhì)量，特別是在GPS高程擬合下的公路工程測(cè)量，也存在著這樣一些急需解決的問(wèn)題。

3.2解決對(duì)策

首先要轉(zhuǎn)變觀念，充分重視公路測(cè)量的科學(xué)性要求，以及公路測(cè)量在公路工程中的基礎(chǔ)性關(guān)鍵作用，加強(qiáng)公路工程測(cè)量中的組織、領(lǐng)導(dǎo)和監(jiān)督管理，建立公路測(cè)量施工小組，進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)督管理。其次，需要采取有效地措施，加強(qiáng)施工測(cè)量隊(duì)伍的專業(yè)性和科學(xué)性，加強(qiáng)測(cè)量人員的技能培訓(xùn)，提高測(cè)量人員的綜合素質(zhì)，從根本上保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。再次，要積極引進(jìn)一些國(guó)際先進(jìn)的測(cè)量設(shè)備，達(dá)到測(cè)量的硬件要求，這也是提高測(cè)量的精確度的基本要求。最后，要加強(qiáng)對(duì)公路測(cè)量工程的監(jiān)督控制，堅(jiān)持“事前控制”的原則，積極復(fù)測(cè)關(guān)鍵的測(cè)量工序，加強(qiáng)校核工作，以保證測(cè)量水平的整體提高。

四、結(jié)論

GPS高程擬合技術(shù)具有作業(yè)精度高，可以滿足高山叢林地區(qū)的高程測(cè)量，這可極大地降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，并且其測(cè)量不受人為因素的影響，測(cè)量數(shù)據(jù)的高精確等特點(diǎn)，GPS技術(shù)在公路工程的控制測(cè)量、測(cè)設(shè)測(cè)量和橋隧形變測(cè)量等工程中得到了廣泛的運(yùn)用，并隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS高程擬合技術(shù)也將得到不斷的完善。但是由于各方面的原因，GPS高程擬合技術(shù)在我國(guó)的實(shí)際的公路工程測(cè)量運(yùn)用過(guò)程中還存在著一系列的問(wèn)題，需要采取人力、物力、管理等全方位的措施進(jìn)行完善，推動(dòng)我國(guó)GPS高程擬合技術(shù)在公路工程測(cè)量中的突破創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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