淺談道路工程中的GPS測(cè)量技術(shù)

于 亮 張志遠(yuǎn)

（1．遼寧山水城市園林景觀有限公司，遼寧 沈陽(yáng)110179；2.遼寧申泰市政工程有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110168）

0 引言

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)素質(zhì)也在逐步提高，道路工程是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)重要的附屬工程設(shè)施，通常是由橋梁、路基、隧道、溝渠排水等附屬工程所組成，其施工工期一般較長(zhǎng)，工程構(gòu)造較為復(fù)雜，且線型多變，施工測(cè)量任務(wù)十分繁瑣。道路測(cè)量通常具有測(cè)線長(zhǎng)、精度要求高、工期短等特點(diǎn)，GPS測(cè)量技術(shù)打破了傳統(tǒng)的測(cè)量方法，完全適應(yīng)了這一要求，從而給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)革命，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

1 GPS簡(jiǎn)介

1.1 GPS概述

GPS是當(dāng)前全球最先進(jìn)、最完善的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及定位系統(tǒng)，具有全天候、自動(dòng)化、高精度、高效益等特點(diǎn)。GPS定位測(cè)量是通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)而采取相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，從而從中求得測(cè)量的空間位置，通過(guò)其極高的精密度，提供精確的三維坐標(biāo)。工程施工控制網(wǎng)是施工放樣的根據(jù)，它對(duì)精度的要求非常高。GPS精密的定位技術(shù)可以既省時(shí)，又省力的解決這一精度問(wèn)題，工作效率高，更能有力的保障工程施工質(zhì)量成果的可靠性。經(jīng)過(guò)我國(guó)十多年測(cè)繪部門的使用，GPS已經(jīng)成功應(yīng)用于工程測(cè)量、大地測(cè)量、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘測(cè)等多項(xiàng)學(xué)科，并贏得了廣大測(cè)繪人員的信賴。

1.2 GPS測(cè)量原理

GPS系統(tǒng)主要是采用高軌測(cè)距，其基本觀測(cè)量為觀測(cè)站至GPS衛(wèi)星之間的距離，主要采用兩種方式來(lái)獲取距離觀測(cè)量，即偽距測(cè)量和載波相位測(cè)量。偽距測(cè)量是指測(cè)量GPS衛(wèi)星所發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)用戶接收器所用的傳播時(shí)間，其測(cè)量定位速度非?？?；而載波相位測(cè)量是測(cè)量有載波多普勒頻移的GPS衛(wèi)星載波信號(hào)和接收器所產(chǎn)生的參考載波信號(hào)之間的相位差，其測(cè)量定位精度很高。GPS定位則是通過(guò)4顆或以上的衛(wèi)星同時(shí)進(jìn)行偽距或相位測(cè)量，從而推算出接收機(jī)的三維位置。

2 道路工程中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

GPS測(cè)量技術(shù)在道路施工控制測(cè)量中得到了廣泛應(yīng)用，具有高精度及高效率的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，GPS技術(shù)由于其應(yīng)用范圍不斷的擴(kuò)展，在道路建設(shè)中可以完成多項(xiàng)工作，具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.1 控制測(cè)量

傳統(tǒng)的測(cè)量手段在道路工程控制測(cè)量中會(huì)受到天氣條件、通視條件等因素的影響，既費(fèi)時(shí)，精確度又得不到保證。而GPS測(cè)量技術(shù)是建立控制網(wǎng)，通過(guò)采用靜態(tài)測(cè)量來(lái)達(dá)到獲取高精度、全天候、高速度的精確測(cè)量效果，可以滿足對(duì)特大橋梁、大長(zhǎng)型隧道等道路建設(shè)工程控制的測(cè)量需求。若在對(duì)一般的工程控制測(cè)量中，也應(yīng)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量。通過(guò)在測(cè)量中獲取實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的定位精度，無(wú)需在觀測(cè)過(guò)程中通視，只需達(dá)到定位精度即可，從而讓測(cè)量工作簡(jiǎn)單易行。

2.2 繪制大比例地形圖

隨著GPS技術(shù)在道路工程中的廣泛應(yīng)用，以及道路航測(cè)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)也投入應(yīng)用到道路航測(cè)繪制大比例地形圖方面。高等級(jí)公路選線大多是在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行，如果使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，必須先要建立控制網(wǎng)，在進(jìn)行碎部測(cè)量之后才能繪制成大比例尺地形圖，不僅工作速度慢，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且還加大了工作量。應(yīng)用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)GPS測(cè)量來(lái)繪制各種大比例尺地形圖，構(gòu)成碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)，將采集的碎部點(diǎn)坐標(biāo)輸入其屬性，在室內(nèi)即可利用繪圖軟件完成圖形，不僅加快了信息采集速度，為各種導(dǎo)航系統(tǒng)提供準(zhǔn)確及時(shí)的空間位置，而且使測(cè)圖既省時(shí)、又省力，精確度大大提高。

2.3 道路施工的放樣測(cè)量

當(dāng)今GPS技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)具有較好的硬件設(shè)備，同時(shí)也有豐富的軟件系統(tǒng)。在公路選線過(guò)程中，要按照勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)道路線，使其符合要求，利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在施工放樣測(cè)量過(guò)程中，按照一定間隔采集數(shù)據(jù)，選擇另外一個(gè)已知點(diǎn)為參考站，遇到重要地物，對(duì)點(diǎn)、線、面及坡度的測(cè)量準(zhǔn)確定位，再將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，利用Auto CAD軟件選線，從而讓放樣極為方便，而且精確度非常高，均可達(dá)到厘米級(jí)。隨著動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，將會(huì)為公路工程建設(shè)的發(fā)展起到更大的作用。

2.4 道路工程施工變形觀測(cè)

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)可以達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，在對(duì)道路工程施工中變形觀測(cè)，如對(duì)現(xiàn)澆梁進(jìn)行變形觀測(cè)、隧道施工的變形觀測(cè)以及路基路堤沉降觀測(cè)等，其精確度要比傳統(tǒng)和一般的工程監(jiān)控網(wǎng)更加寬闊，提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有廣闊的前景。

2.5 道路的中線測(cè)設(shè)

工程人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，還應(yīng)在公路實(shí)際地面上標(biāo)定出來(lái)。通過(guò)采用動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)測(cè)量，只需將中線的主點(diǎn)坐標(biāo)輸入GPS接收機(jī)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)給出放樣點(diǎn)的位置。由于每個(gè)點(diǎn)的位置都是獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量的，所以各點(diǎn)的放樣精度通常一致，很少產(chǎn)生累積誤差。

2.5 線路橫斷面與縱斷面測(cè)量

在確定道路中線后，通過(guò)利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)和繪圖軟件來(lái)給出路線橫斷面及各樁點(diǎn)的縱斷面。由于所有使用的數(shù)據(jù)都是利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在測(cè)繪地形圖時(shí)所采集而來(lái)，所以勿需再去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量橫、縱斷面，從而大大提高了工作效率，減少外業(yè)工作量。此外，如果還需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)斷面進(jìn)行測(cè)量，也可以采用動(dòng)態(tài)GPS進(jìn)行定位測(cè)量。在此項(xiàng)測(cè)量過(guò)程中，GPS測(cè)量技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比較，其效率、精度、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)等各方面都具有很明顯的優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

GPS技術(shù)不但提高了在道路工程測(cè)量中的作業(yè)效率，而且大大降低了人力、物力和財(cái)力。隨著GPS定位測(cè)量技術(shù)的在道路測(cè)量中的不斷應(yīng)用及經(jīng)驗(yàn)積累，其在以后的工程勘測(cè)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將得到廣泛普及。

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