GPS在道路勘測中的應(yīng)用探析

■張燕峰 ■廣東協(xié)立工程咨詢監(jiān)理有限公司，廣東 中山 528400

GPS技術(shù)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱，可以為人們提供精準(zhǔn)的三維空間數(shù)據(jù)或者動態(tài)物體的三維立體速度與時間等數(shù)據(jù)資料，在全世界范圍內(nèi)被廣泛的運用在各領(lǐng)域。隨著其技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展，其測量技術(shù)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化和實用性的結(jié)合，在道路勘測工作也得到了實際的應(yīng)用，這是一種對傳統(tǒng)道路勘測技術(shù)的革命性提升，特別是其可以得到道路三維空間坐標(biāo)的具體精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，讓道路勘測得到了自動化與數(shù)字化的快速提升［1］。

1 GPS全球定位系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢

(1)測量站點間可非通視。在傳統(tǒng)的測量學(xué)中，測量點間需要通視效果，這也是道路勘測中的難點，但是由于GPS的應(yīng)用，只要測量站點的上空開闊無障礙便可以利用衛(wèi)星信號對勘測點之間進(jìn)行數(shù)據(jù)獲取。

(2)精準(zhǔn)定位。普通的雙頻定位系統(tǒng)接收儀的基線精準(zhǔn)度在5mm+1ppm，紅外儀技術(shù)的精準(zhǔn)度為5mm+5ppm，而GPS在測量的精準(zhǔn)度方面與紅外儀相近，其優(yōu)勢主要顯示在遠(yuǎn)距離的測量精準(zhǔn)度上。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在基線少于50km的情況下，其定位精準(zhǔn)度在12x10-6，但是如果是100km到500km的基線情況范圍內(nèi)，其精準(zhǔn)度可以高達(dá)10-6到10-7。

(3)測量快速。以小于20km的短距離基線情況下為例，其定位測量的時間僅僅需要5min即可。相比傳統(tǒng)勘測方式，其優(yōu)越性是毋庸置疑的。

(4)可收集空間三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。GPS的技術(shù)不僅僅可以快速準(zhǔn)確的進(jìn)行區(qū)域平面勘測，同時還可以將地域的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行提供，精準(zhǔn)的觀測到地面的高度情況。

(5)操作簡單。由于GPS在操作技術(shù)的自動化上發(fā)展成熟，而作為測量人員僅僅需要安裝相關(guān)儀器和監(jiān)控測量運作狀況，其他的信息數(shù)據(jù)收集工作制僅需儀器自身來完成。

(6)可24小時作業(yè)。GPS的勘測不受地域、時間的影響，可以不間斷的進(jìn)行連續(xù)勘測作業(yè)，同時也不受普通氣候變化的影響，因讓勘測工作受外界影響較少。

2 GPSRTK技術(shù)的優(yōu)勢

(1)動態(tài)精準(zhǔn)測量。對平面動態(tài)情況的精準(zhǔn)定位測量可以達(dá)到精細(xì)到厘米等級的效果。

(2)提升GPS效率?？蓽p少粗糙采集導(dǎo)致的返工問題，提升整體的GPS工作效率。而放樣的點位只需要停留1s-2s時間，而小組作業(yè)人員僅需3-4名，每天的測量數(shù)量可以達(dá)到5km-10km。如果用于地形的測量，一個小組每天的地形測繪可完成0.8km2-1.5km2的范圍。

(3)使用范圍廣。道路的三維空間測量，施工的放樣、建立與竣工測量，以及GIS的前端數(shù)據(jù)收集等方面都可以使用。如果聯(lián)合其他輔助應(yīng)用軟件，可以實現(xiàn)全站的儀器聯(lián)合效果。

3 GPS技術(shù)在道路測量中的實際應(yīng)用

3．1 GPS在道路工程中的運用

GPS的勘測精準(zhǔn)度高，不受地域環(huán)境和時間的局限，在地形復(fù)雜，條件惡劣的區(qū)域的使用特別凸顯其優(yōu)勢。其測量優(yōu)勢還體現(xiàn)在其高效率不會受到人為因素的干擾，全作業(yè)過程全部依靠電子技術(shù)和計算機技術(shù)的自動運行和數(shù)據(jù)處理。GPS的應(yīng)用可以減少工程中所投入的人力、物力和時間成本，同時還可減少對野外砍伐的工作量，讓勘測工作提升效率，減少資源消耗。一般情況下，GPS的工作效率是傳統(tǒng)常規(guī)方式的3倍以上。隨著道路建設(shè)發(fā)展逐步延伸到山區(qū)或丘陵地帶，GPS的測量在這些惡劣的環(huán)境中更加提高了勘測的精準(zhǔn)和效率，不會受到地形條件的干擾，突破了常規(guī)測量的種種局限。

3．2 GPS RTK技術(shù)的實際運用［2］

現(xiàn)代道路建設(shè)中GPS RTK的運用主要集中在地面數(shù)字模型數(shù)據(jù)的采集、控點加密、中線放樣和縱面測量等。由于定位精準(zhǔn)到厘米，可以用于線路控制網(wǎng)絡(luò)的加密。

3．2．1 大比例的地形測繪

高級別的道路線路多需要比例為1∶1000或者1∶2000的帶狀地形繪圖上進(jìn)行，而傳統(tǒng)的測繪方式需要先建控點，然后碎部測量，從而進(jìn)行大比例的地圖測繪。而這種方式不僅速度慢，并且工作量大，投入成本大。而運用GPS的動態(tài)測量技術(shù)則可以將其困擾完全解除，只要在道路沿線碎點上停留1-2min，就可以精準(zhǔn)的獲得地形的三維坐標(biāo)，然后輸入點位編碼和屬性，就可以收集到整條帶狀碎點數(shù)據(jù)，而繪圖工作只需要在室內(nèi)通過軟件完成。

3．2．2 道路選線和中線放樣

在道路選線中，一般會以減少農(nóng)田占用和房屋拆遷，盡可能使用舊道路基的原則來進(jìn)行。GPS RTK技術(shù)的運用可以更加精準(zhǔn)的選擇道路中線，讓其符合設(shè)計需求，只需要通過GPS RTK車載方式進(jìn)行流動站點的數(shù)據(jù)采集，沿著道路中線以一定間隔頻率來收集各點數(shù)據(jù)，選擇已知點位作為參考點，遇到重要的地段物體，精定位，而后將數(shù)據(jù)傳入計算機，運用CAD軟件進(jìn)行選線操作。在定線之后需要將道路的中線標(biāo)定在地面上，運用GPS實時的測量，將中線樁點錄入到GPS電子簿中，系統(tǒng)將自動進(jìn)行放樣定點。由于每一個點位都是通過獨立測量采集所得，因此不會產(chǎn)生點位的累計性偏差，各個點位的放樣精準(zhǔn)度一致。實際道路路線是以直線、緩和曲線和圓曲線等組織構(gòu)成，在放樣的過程中，只需要輸入各個主控點編號、起終點的方位角度、直線段的距離、緩和曲線的長度、圓曲線的半徑等數(shù)據(jù)就可以放樣，而所有的工作是由GPS系統(tǒng)自行完成。相比傳統(tǒng)極坐標(biāo)方式要更為快捷。如果要在各線段之間增加樁點，只用輸入樁號就可以由GPS自行完成。

3．2．3 道路縱橫斷面處放樣

在縱斷面放樣，首先需要在GPS電子簿中輸入放樣的相關(guān)數(shù)據(jù)，生成放樣點施工測設(shè)的文件存儲后，可以在任何時間到現(xiàn)場進(jìn)行放樣測設(shè)。橫斷面的放樣操作同縱斷面一致。軟件還可以自行與地面線銜接完成“戴帽”操作，還可以通過斷面法來計算土方量。軟件繪圖可描繪出道路沿線的橫縱斷面圖，其數(shù)據(jù)的來源主要是地形圖測繪而來，不需要現(xiàn)場對橫斷面進(jìn)行測量，減少了工作量。而且在動態(tài)GPS的協(xié)助下還可以進(jìn)行現(xiàn)場的復(fù)核操作。

4 結(jié)論

GPS技術(shù)運用到道路測繪方面，可以不受到復(fù)雜地形環(huán)境的影響，同時以高精準(zhǔn)度、少人力、快速的完成數(shù)據(jù)的整理工作。地處沖積平原、水域縱橫、建筑物密集，山地、丘陵復(fù)合型地帶的廣東地區(qū)，地形復(fù)雜，在道路的建設(shè)方面，如果使用GPS技術(shù)，則可以極大的提升測繪的效率，減少戶外作業(yè)的時間，降低道路建設(shè)的整體時間、人力和物力成本，是當(dāng)下行之有效的高效率道路勘測方式。不僅僅在廣東地區(qū)，即便是在地形復(fù)雜的全中國范圍內(nèi)，這種技術(shù)都具有一定經(jīng)濟實用性，值得廣泛的推廣。

［1］應(yīng)曉偉.GPS在道路工程中的應(yīng)用分析［J］.現(xiàn)代裝飾理論，2011(5)：148-149.

［2］謝振磊，胡勤濤.GPS在道路控制測量中的應(yīng)用探討［J］.中國新技術(shù)產(chǎn)品，2014(5)：17.