GPS在道路控制測量中的應(yīng)用探討

謝振磊+胡勤濤

摘要：GPS測量技術(shù)具有精確度高、效率高、使用方便等特點，在控制測量中應(yīng)用較廣。GPS通過接收機接受信號將數(shù)據(jù)儲存起來，并通過計算機將數(shù)據(jù)傳出、編輯、處理得出結(jié)果，GPS實時測量在道路工程中廣泛應(yīng)用。運用GPS測量技術(shù)對道路選線、中線測量、縱橫斷面測量起到重要作用，對同類工程運用GPS控制測量具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：GPS；道路測量；RTK

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A

概述

全球定位系統(tǒng)（GPS）是人類科學(xué)技術(shù)高度的產(chǎn)物，其實現(xiàn)了全天候提供高精度連續(xù)實施三維導(dǎo)航、定位能力。GPS信號接收系統(tǒng)通過雙頻接收機實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的收集，在實際應(yīng)用中為了把基準站的信息及觀測數(shù)據(jù)實時進行傳輸?shù)揭苿诱?，并與移動站的觀測數(shù)據(jù)進行實時處理，需要配置高質(zhì)量的無限通訊設(shè)備，由于數(shù)據(jù)信息所占的量大，必須使用傳輸速度較高的系統(tǒng)，利用數(shù)據(jù)的實時傳輸系統(tǒng)，移動站可隨時調(diào)閱基準站的工作情況和設(shè)站信息，由于道路建設(shè)具有自身特點，在平面控制測量中可采用導(dǎo)線形式，例如：附合導(dǎo)線、結(jié)點導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。因此，為了保證GPS測量精度，其必須具有較強的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

1 GPS在道路測量中的應(yīng)用

1.1靜態(tài)GPS測量技術(shù)應(yīng)用

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測量技術(shù)在工程上得到廣泛的用途，特別在道路首級控制網(wǎng)的應(yīng)用中。在路線、GPS點選址確定后，對路線的走向進行詳細勘察，查看沿線可用的GPS點，以便進行聯(lián)測。在GPS點控制網(wǎng)的設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體的道路等級、沿線地形地貌、作業(yè)時衛(wèi)星狀況、精度要求等因素等進行綜合設(shè)計。

在使用GPS控制網(wǎng)作為道路首級控制網(wǎng)時，需采用其他測量方法進行加密。一般沿路線兩側(cè)每隔5~10km布設(shè)可通視的GPS點。根據(jù)測量規(guī)范要求，GPS點觀測時3個GPS點上假設(shè)即可滿足觀測要求。在選擇GPS點、埋石時可按照規(guī)范要求進行擴展和聯(lián)測，架設(shè)GPS儀器觀測點可同時兼、有效觀測衛(wèi)星總數(shù)等應(yīng)滿足規(guī)范要求。GPS觀測數(shù)據(jù)處理外業(yè)觀測結(jié)束后可將GPS中的數(shù)據(jù)輸送到計算機中，使用南方CASS進行計算相關(guān)參數(shù)。

為更加準確的建立控制網(wǎng)，需要使用全站儀進行附和導(dǎo)線的方法進行首級GPS控制網(wǎng)的加密作業(yè)，可根據(jù)工程實際情況將GPS的分布劃分為若干段，每一段可單獨進行附和導(dǎo)線測量作業(yè)，確保每段附合導(dǎo)線起始于GPS點上，終止于GPS點上。導(dǎo)線點坐標及平差計算可將每段附合導(dǎo)線測量數(shù)據(jù)傳送到計算機中進行角度、距離平差計算得到最后的結(jié)果。

1.2RTK技術(shù)在道路中的應(yīng)用

實時動態(tài)(RTK)定位技術(shù)是GPS測量中的重要環(huán)節(jié)，其主要以再波相位觀測值為根據(jù)的實時差分GPS（RTDGPS）技術(shù)進行道路相關(guān)參數(shù)的測量與放樣。GPS靜態(tài)定位、準動態(tài)定位等定位模式在道路測量中得到非常廣泛的應(yīng)用，但在應(yīng)用中由于數(shù)據(jù)處理滯后，所以不能實時算出定位結(jié)果，同時無法對觀測數(shù)據(jù)進行檢驗，因此對觀測數(shù)據(jù)的準確性無法驗證。

通過延長觀測時間來保證測量數(shù)據(jù)的真實性，但降低了GPS測量的工作效率，實時動態(tài)定位系統(tǒng)由基準站和流動站組成，可建立無線數(shù)據(jù)通訊以實現(xiàn)動態(tài)測量，其主要根據(jù)首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛(wèi)星進行聯(lián)系觀測，流動站上的結(jié)合收集在接受衛(wèi)星信號時，通過無線電設(shè)備傳輸將數(shù)據(jù)傳送到基準站。

動態(tài)定位在道路上的應(yīng)用可以覆蓋公路的各個施工程序中，測量前需在控制點上進行數(shù)據(jù)觀測，實時確定采樣點的空間位置，動態(tài)定位在我國道路工程上得到十分廣泛的應(yīng)用，對有效的完成地形測繪、中線測量、橫斷面測量、縱斷面測量都有著積極的作用。在測量時應(yīng)考慮通視條件，測量一般為1~3s，精度控制在10~30mm，RTK技術(shù)在實時動態(tài)顯示上具有十分高的精度要求，在一定程度上擺脫了粗差造成的返工，有利于提高GPS的工作效率，從而在放樣時只需停留1~2s的時間。在道路的測量放樣中可對道路的平面、縱面、橫面進行控制，實現(xiàn)GPS的多方位放樣，RTK通過與全站儀的有效連接，可充分發(fā)揮RTK的優(yōu)勢。

GPS測量技術(shù)主要分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種，通過將兩種定位方式完美結(jié)合，可實現(xiàn)高效、高精度的道路平面控制測量作業(yè)。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)不斷總結(jié)經(jīng)驗進一步提高GPS的測量技術(shù)及精度。

2 建立完善的道路控制網(wǎng)

根據(jù)GPS測量技術(shù)規(guī)范要求，每隔0.5~1km可設(shè)置一個控制點，等級根據(jù)工程的實際情況確定。一般來說，高速公路的等級要求較高，通常為一級小三角或建立一級導(dǎo)線，因此，進行高速公路等級控制時必須使首級控制點交在這一等級，而首級控制可控制在四等以上。因此，在資料收集時應(yīng)把測量區(qū)域范圍內(nèi)的國家三、四等控制點的資料搜集齊全。

在控制網(wǎng)等級確定后，首先進行選點，選擇便于工作及使用方便的點位，其次，為方便使用，應(yīng)進行標石埋設(shè)并做好現(xiàn)場點之記，再次根據(jù)儀器精度和規(guī)范要求實測，最后進行平差及精度評定工作，經(jīng)計算精度滿足要求即為測量完成。

3 GPS測量技術(shù)在實際中的應(yīng)用

根據(jù)工程的實際控制需要，建立實用的GPS控制網(wǎng)和區(qū)域?qū)挾?，當需要用其他測量方法時，GPS控制網(wǎng)可將首級控制圖跟控制來應(yīng)用。特別是在道路的勘測極端，GPS控制網(wǎng)可進行基礎(chǔ)放線和構(gòu)造物的施放作業(yè)，在一定程度上提高了測設(shè)精度及原始數(shù)據(jù)精度的要求，在施工階段，可以用GPS控制網(wǎng)進行實地放線，提高道路放樣的效率。

3.1中線放樣

可使用大比例帶狀地形圖進行定線，但需將道路中心線在地面上放出來，當使用實時GPS測量時，可將中線裝點坐標直接輸入到GPS接收機的手薄中，系統(tǒng)定出所需放樣的點位。

3.2橫縱斷面測量

道路中線準確放出后，根據(jù)中線樁的點坐標，運用計算機成圖軟件繪制出沿線縱斷面和各樁點的橫斷面，所用數(shù)據(jù)都必須以測繪時采集的點為基礎(chǔ)，一定程度上減少了外業(yè)工作量。

3.3施工測量

GPS為測量人員提供了較好的計算成圖系統(tǒng)，對道路中點及坡度等參數(shù)放樣提供了最為簡潔的測量方法，大大提高了作業(yè)人員的施工效率。

結(jié)語

綜上所述，GPS是科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的結(jié)果，RTK技術(shù)改變了道路測量的傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)了測量立體化，減低了內(nèi)業(yè)人員的勞動強度，減少野外的工作量，GPS高精度的優(yōu)點在道路工程上測量具有十分重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

［1］徐紹銓．GPS測量原理及應(yīng)用［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2000.

endprint