GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

樊秀華

摘要：GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠在地球表面大部分區(qū)域提供定位、測(cè)速、時(shí)間測(cè)量等內(nèi)容，GPS 應(yīng)用范圍十分廣泛，在人們的生活、生產(chǎn)中起到了重要的作用。GPS在測(cè)量領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用，例如地質(zhì)工程測(cè)量、大地測(cè)量、航空攝影測(cè)量等，本文從公路工程控制測(cè)量的發(fā)展情況出發(fā)，對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，探討了GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用，具有一定借鑒效果。

關(guān)鍵詞：公路工程GPS控制測(cè)量

隨著科技水平的不斷提高，GPS定位系統(tǒng)在許多領(lǐng)域中均能得到應(yīng)用，在公路工程控制測(cè)量的過(guò)程中，采用GPS測(cè)量技術(shù)，有助于提高測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，保障公路工程的順利實(shí)施，這對(duì)于公路工程而言有著重要的意義。GPS測(cè)量技術(shù)之所以在公路工程控制測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用，與GPS測(cè)量技術(shù)自身的特點(diǎn)有著密切的關(guān)聯(lián)，GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)包括定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作方便、全天候作業(yè)、作業(yè)效率高等，下面對(duì)GPS在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用作出具體說(shuō)明。

1 公路工程控制測(cè)量的發(fā)展情況

在公路工程控制測(cè)量中GPS得到廣泛的應(yīng)用，在公路工程建設(shè)前期需要對(duì)公路路線(xiàn)情況進(jìn)行勘測(cè)并設(shè)計(jì)，公路控制測(cè)量是為路線(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的前提。近幾年來(lái)，我國(guó)公路建設(shè)取得了不錯(cuò)的成績(jī)，這與路線(xiàn)勘測(cè)有著密切的關(guān)聯(lián)，由于國(guó)內(nèi)公路建設(shè)具有規(guī)模大、施工周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，通過(guò)了解線(xiàn)路情況便于合理設(shè)計(jì)公路工程施工圖，采用一般的技術(shù)手段難以滿(mǎn)足高精度要求。在公路工程控制測(cè)量中使用GPS，能夠解決布網(wǎng)困難、精度要求的問(wèn)題，二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)大部分公路工程部門(mén)采用GPS技術(shù)進(jìn)行公路控制測(cè)量，例如江蘇徐連高速公路及寧通公路、云南元磨公路、新疆烏奎高等級(jí)公路等，又如廣東某家公路工程公司在高程控制測(cè)量中采用GPS進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。在實(shí)際的測(cè)量工作中GPS技術(shù)發(fā)揮出重要的作用，我國(guó)在公路建設(shè)中采用GPS技術(shù)逐漸建立線(xiàn)路首級(jí)高精度控制網(wǎng)，現(xiàn)已在青銀高速公路、廣惠高速公路、滬寧高速公路等公路控制測(cè)量中取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

在公路控制測(cè)量的過(guò)程中，采用兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)連續(xù)性的觀測(cè)，獲得大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理后，獲得兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)差，根據(jù)一點(diǎn)坐標(biāo)值就可計(jì)算出另一點(diǎn)的坐標(biāo)值。此種方法定位精度較高，適用于高精度測(cè)量領(lǐng)域，例如大地測(cè)量、形變監(jiān)測(cè)等。由于GPS技術(shù)具有精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作方便、作業(yè)效率高等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代化公路控制測(cè)量中得到廣泛的應(yīng)用，隨著對(duì)GPS技術(shù)研究的深入，在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，能夠?yàn)楣饭こ炭刂茰y(cè)量提供更好的技術(shù)支持，推動(dòng)公路工程控制測(cè)量的發(fā)展。

2 GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

GPS測(cè)量技術(shù)具有定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、操作方便、全天候作業(yè)、作業(yè)效率高等特點(diǎn)，在測(cè)量領(lǐng)域采用GPS測(cè)量技術(shù)，具有許多的優(yōu)點(diǎn)，首先在測(cè)量站間不需要考慮通視條件。由于在測(cè)量領(lǐng)域中測(cè)站間通視條件是首要考慮的問(wèn)題，但采用GPS測(cè)量技術(shù)則比較方便，只要GPS系統(tǒng)能夠接收衛(wèi)星信號(hào)，就能獲得理想的測(cè)量結(jié)果。GPS測(cè)量技術(shù)能夠觀測(cè)任何環(huán)境，無(wú)需考慮時(shí)間、天氣等因素，可以連續(xù)開(kāi)展工作，保持全天候作業(yè)，同時(shí)還能提供三維坐標(biāo)。在開(kāi)展平面測(cè)站作業(yè)時(shí)，能夠確定測(cè)量目標(biāo)的地面高程。GPS測(cè)量技術(shù)能夠獲得較高的定位精度，GPS測(cè)量精度與紅外儀一樣，但在測(cè)量距離較遠(yuǎn)時(shí)，仍能保證GPS測(cè)量結(jié)果的高精度，GPS測(cè)量技術(shù)觀測(cè)時(shí)間短、操作方便的優(yōu)點(diǎn)，利用GPS建立控制網(wǎng)時(shí)，每一測(cè)站點(diǎn)觀測(cè)時(shí)間為半小時(shí)至四十分鐘內(nèi)，而采用GPS快速靜態(tài)定位法，觀測(cè)時(shí)間將大幅縮短，最快觀測(cè)時(shí)間為兩秒。由于GPS測(cè)量技術(shù)本身具有較高的自動(dòng)化操作功能，能夠自動(dòng)、連續(xù)性接收衛(wèi)星信號(hào)，隨著科技水平的提高，GPS接收機(jī)自動(dòng)化水平更高，設(shè)備越來(lái)越小，功能越來(lái)越強(qiáng)大，使用方便，操作簡(jiǎn)單，在開(kāi)展外業(yè)測(cè)量工作時(shí)，測(cè)量人員只需要將GPS接收機(jī)天線(xiàn)對(duì)中、整平，開(kāi)啟設(shè)備電源開(kāi)關(guān)，就能獲得大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，計(jì)算出測(cè)量目標(biāo)的三維坐標(biāo)，為后續(xù)的測(cè)量工作打下基礎(chǔ)。

3 GPS定位技術(shù)在公路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用

在實(shí)際的公路工程控制測(cè)量中主要采用GPS的靜態(tài)功能及動(dòng)態(tài)功能，前者是指通過(guò)接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，確定地面測(cè)量目標(biāo)的三維坐標(biāo)，后者是指通過(guò)衛(wèi)星系統(tǒng)將已知的三維坐標(biāo)位置放樣至現(xiàn)場(chǎng)地面上。本文首先以某市省路網(wǎng)改造工程為例，在省道控制測(cè)量中采用GPS系統(tǒng)，使用靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，通過(guò)公路工程勘察設(shè)計(jì)專(zhuān)家數(shù)次驗(yàn)證后，確定GPS技術(shù)定線(xiàn)測(cè)量精度滿(mǎn)足實(shí)際的設(shè)計(jì)精度要求。在省道線(xiàn)路控制測(cè)量中，由于省道環(huán)境比較復(fù)雜，通視條件不好，在建立布網(wǎng)方案時(shí)，將已知的控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行測(cè)算。省道線(xiàn)路控制網(wǎng)采用測(cè)邊網(wǎng)，利用全站儀、經(jīng)緯儀、測(cè)距儀等工具作大地測(cè)量，高程測(cè)量法采用測(cè)距三角高程，嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求來(lái)開(kāi)展作業(yè)，所有外測(cè)數(shù)據(jù)均經(jīng)數(shù)據(jù)處理后，作平差計(jì)算。根據(jù)原定的設(shè)計(jì)方案開(kāi)展GPS靜態(tài)測(cè)量法，將三臺(tái)GPS接收機(jī)放置在設(shè)定位置，使其對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行靜態(tài)連續(xù)測(cè)量，測(cè)量完成后經(jīng)數(shù)據(jù)處理作平差計(jì)算，獲得某一具體位置的坐標(biāo)值。將大地測(cè)量法、GPS靜態(tài)測(cè)量法的測(cè)量結(jié)果作對(duì)比觀察，重點(diǎn)觀測(cè)測(cè)量誤差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換數(shù)學(xué)模型誤差等內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)兩種測(cè)量結(jié)果存在差異，但三維坐標(biāo)差值均上下浮動(dòng)不超過(guò)十毫米，符合設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)的精度要求。

以某省開(kāi)發(fā)區(qū)新建工程中，采用GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量法，某省開(kāi)發(fā)區(qū)新建工程環(huán)境比較復(fù)雜，通視條件有限，地處偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)處有視野可及的茂密森林，未達(dá)到高等級(jí)公路導(dǎo)線(xiàn)要求，與設(shè)計(jì)規(guī)范要求不符。在公路工程施工準(zhǔn)備前期采用GPS-RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量對(duì)此路段進(jìn)行勘測(cè)，對(duì)中線(xiàn)進(jìn)行恢復(fù)和校核，建立兩個(gè)已知控制點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)立兩臺(tái)GPS接收機(jī)在控制點(diǎn)上，其中一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置GPS基準(zhǔn)臺(tái)，測(cè)量多點(diǎn)的三維坐標(biāo)，測(cè)量時(shí)間為五秒，并根據(jù)所測(cè)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算其邊長(zhǎng)值。為驗(yàn)證本次公路控制測(cè)量精度，將其與既往加密的控制點(diǎn)坐標(biāo)值進(jìn)行對(duì)比觀察，通過(guò)一番對(duì)比后，采用GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量法測(cè)量基線(xiàn)有十四條，其最大邊長(zhǎng)值誤差是十六毫米，控制點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量點(diǎn)為七點(diǎn)，三維坐標(biāo)元素為二十七個(gè)，上述數(shù)據(jù)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范內(nèi)的精度要求。在公路工程控制測(cè)量中采用GPS-RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量，能夠獲得理想的測(cè)量結(jié)果，GPS測(cè)量技術(shù)具有作業(yè)效率快、精度高、觀測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，GPS測(cè)量技術(shù)可廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路工程控制測(cè)量中。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)公路工程建設(shè)力度不斷加大，GPS技術(shù)具有寬廣的應(yīng)用前景，雖然在實(shí)際的公路控制測(cè)量工作中，GPS技術(shù)易于受到其他因素的影響，存在許多的問(wèn)題與不足，為了提高測(cè)量結(jié)果的精確度，還需加強(qiáng)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行精度檢查。本文通過(guò)實(shí)踐證明，GPS測(cè)量技術(shù)不僅具有作業(yè)效率快、觀測(cè)時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果趨于理想，GPS測(cè)量技術(shù)將滿(mǎn)足現(xiàn)代化公路工程控制測(cè)量的要求，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，今后的GPS技術(shù)能夠?yàn)楣房刂茰y(cè)量提供更好的服務(wù)。

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