GPS在道路工程測量中的應(yīng)用

（揚(yáng)州匯源房地產(chǎn)評(píng)估測繪有限公司，江蘇 儀征 211400）

摘要：本文簡要地概括了GPS系統(tǒng)的組成、技術(shù)原理以及特點(diǎn)，主要闡述了GPS在道路工程測量中的應(yīng)用以及具體的操作步驟。GPS測量技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用顯著地縮短了道路工程前期勘測的時(shí)間，有效地提高了測量的精度和效率。

關(guān)鍵詞：GPS；道路工程；測量；應(yīng)用

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市交通路網(wǎng)也在不斷地完善，因此道路工程在勘測以及施工階段的測量工作也變得越來越復(fù)雜，顯著地增加了工作量。在我國的城市建設(shè)中，房屋建筑對(duì)通視有一程度的影響，傳統(tǒng)的道路工程測量方式已經(jīng)無法滿足當(dāng)今快節(jié)奏的測量需求，而GPS技術(shù)的出現(xiàn)卻解決了這一難題。

一、GPS技術(shù)的概述

（一）GPS系統(tǒng)

GPS系統(tǒng)主要由三部分組成，包括空間部分、控制部分以及用戶部分。其中空間部分的衛(wèi)星距離地面約12000米，衛(wèi)星主要配備了時(shí)鐘以及無線電設(shè)備，衛(wèi)星主要的任務(wù)是播發(fā)數(shù)據(jù)信息，包括時(shí)間、星歷以及頻率的改正等。控制部分則分布在地球的地面，主要的功能是監(jiān)控衛(wèi)星并向衛(wèi)星上傳數(shù)據(jù)，保證衛(wèi)星能正常地發(fā)送數(shù)據(jù)。而用戶部分的組成部分包括GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件以及用戶設(shè)備，與之相關(guān)的用戶設(shè)備包括計(jì)算機(jī)、氣象儀器等。用戶部分的主要作用是接受GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)，然后利用接收到的信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等工作。

（二）GPS技術(shù)原理及特點(diǎn)

GPS全球定位系統(tǒng)能實(shí)時(shí)提供全球任意位置，其原理是對(duì)四顆衛(wèi)星發(fā)出的偽距信號(hào)，采用GPS接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行解碼，然后計(jì)算出地球上的絕對(duì)位置，從而獲得定位信息。GPS定位技術(shù)的基本原理是根據(jù)衛(wèi)星瞬間位置作為起算數(shù)據(jù)，然后確定待測點(diǎn)的位置。GPS測量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)包括：①測站之間不需要通視；②厘米級(jí)的精度，定位精度高；③觀測的時(shí)間短；④提供三維坐標(biāo)；⑤操作方便，不受天氣影響，可進(jìn)行全天候作業(yè)等。GPS在道路工程測量中的應(yīng)用如圖1所示：

圖1 GPS在道路工程測量中的應(yīng)用

二、GPS在道路工程測量中的應(yīng)用

（一）前期工作

GPS在道路工程測量中的前期工作包括：GPS+設(shè)置以及已知點(diǎn)數(shù)據(jù)的輸入等。具體的操作步驟為：首先手簿開機(jī)，輸入新建作業(yè)的名稱、生成者以及注釋等信息；然后選擇GPS測量的參數(shù)集。需要注意的是工作人員在測量之前，必須確保選擇正確的參數(shù)集，由于每個(gè)GPS+設(shè)置都是一個(gè)工作條件的參數(shù)集，這些參數(shù)與道路工程測量中使用的儀器有一定的聯(lián)系。因此設(shè)置GPS測量的參數(shù)集可以根據(jù)使用的儀器型號(hào)進(jìn)行選擇，那么在今后的道路工程測量作業(yè)中只需要選擇已經(jīng)設(shè)置好的參數(shù)集即可。除此之外，其他的設(shè)置包括：坐標(biāo)系統(tǒng)、單位、顯示格式以及儀器報(bào)警設(shè)置等。最后是在GPS系統(tǒng)中輸入已知數(shù)據(jù)，比如在編輯作業(yè)的界面下，將坐標(biāo)類型設(shè)置為“地面”，然后依次輸入已知點(diǎn)名以及相應(yīng)的坐標(biāo)。若將增加的點(diǎn)作為控制點(diǎn)，只需要在“控制點(diǎn)”的框內(nèi)打勾即可。但如果已知點(diǎn)具有較為精確的WGS84坐標(biāo)，那么則需要將坐標(biāo)類型設(shè)置為“WGS84”，最后再輸入已知點(diǎn)名及其相應(yīng)的地方坐標(biāo)。

（二）外業(yè)測量

在道路工程測量中采用GPS測量前假設(shè)測區(qū)內(nèi)有C01、CO2以及CO3這三點(diǎn)具有地方坐標(biāo)，但不具備WGS84坐標(biāo)，本文探討的GPS在道路工程測量中的應(yīng)用以基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)為例。具體的操作步驟為：首先工作人員在測區(qū)的中央選擇一個(gè)未知點(diǎn)，而這個(gè)未知點(diǎn)需要滿足的條件為具有一定的高度且視野較為開闊，然后將基站接收機(jī)架設(shè)在未知點(diǎn)上，對(duì)中整平，量取天線高。其次將接收機(jī)以及手簿均開機(jī)，將手簿與基準(zhǔn)站接收機(jī)進(jìn)行連接，新建作業(yè)，工作人員要確保選擇正確的RTK參數(shù)集。再次進(jìn)入設(shè)置GPS或者坐標(biāo)系統(tǒng)的菜單項(xiàng)，依次輸入點(diǎn)名、天線高度以及測量方式后查看衛(wèi)星的數(shù)量，若衛(wèi)星的數(shù)量在4顆以上，則需要點(diǎn)擊自動(dòng)定位。此時(shí)WGS84框內(nèi)將會(huì)顯示基準(zhǔn)站與點(diǎn)的WGS84大地經(jīng)緯度與大地高，且數(shù)據(jù)處在不斷地變化中，于此同時(shí)工作人員將自動(dòng)定位的按鈕變?yōu)橥Ｖ?。工作人員在確保觀測的時(shí)間在60s上后，再點(diǎn)擊停止，如此便成功地將基準(zhǔn)站設(shè)置成功。最后工作人員將流動(dòng)站的接收機(jī)安裝到高度為2m的對(duì)中桿上，并將其架設(shè)在CO1上。接收機(jī)開機(jī)后將手簿與流動(dòng)站進(jìn)行接通，然后進(jìn)入已經(jīng)建好的作業(yè)中。輸入點(diǎn)名和天線高，需要注意的是測高的方式選擇為“垂高”。當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”時(shí)，并且指示位置的精度符合相關(guān)測量要求，工作人員則點(diǎn)擊采用，那么點(diǎn)測量工作完成點(diǎn)，采集得到CO1-84。同理可以采集得到C02—84、C03—84。

當(dāng)選擇的三個(gè)控制點(diǎn)均作為轉(zhuǎn)換點(diǎn)增加完成后，便可以開始進(jìn)行參數(shù)的轉(zhuǎn)換。在轉(zhuǎn)換參數(shù)的過程中要注意是，一般情況下高程與平面的殘差距離不應(yīng)超過2cm。當(dāng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作完成后，坐標(biāo)系統(tǒng)在投影一欄，將顯示為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

（三）點(diǎn)測量以及點(diǎn)放樣

1、點(diǎn)測量

將流動(dòng)站的接收機(jī)安裝到高度為2 m的對(duì)中桿上，并將其架設(shè)在待測點(diǎn)上。工作人員在接收機(jī)開機(jī)后將手簿與流動(dòng)站進(jìn)行連接，然后進(jìn)入已經(jīng)建好的作業(yè)中，進(jìn)入點(diǎn)測量。工作人員在電測量的界面中輸入點(diǎn)名和天線高，并將測量方式選擇胃垂高。需要注意的是，當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”，且指示位置的精度符合相關(guān)的要求時(shí)，則可以點(diǎn)擊采用，完成點(diǎn)測量。

2、點(diǎn)放樣

工作人員在進(jìn)行點(diǎn)放樣時(shí)，首先需要在點(diǎn)放樣的界面中點(diǎn)擊點(diǎn)列表的圖標(biāo)，調(diào)入準(zhǔn)備放樣的設(shè)計(jì)點(diǎn)，然后輸入正確的天線高度以及測量方式，當(dāng)解的類型顯示為“Fixed”，且指示位置精度符合測量的相關(guān)要求時(shí)，則可以點(diǎn)擊儲(chǔ)存，保存放樣點(diǎn)。

3、道路放樣

GPS在道路工程測量中的應(yīng)用中，可以將道路放樣看作無數(shù)個(gè)點(diǎn)放樣。工作人員在道路放樣前需要對(duì)道路的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，并輸入道路起點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)以及轉(zhuǎn)折點(diǎn)等。

（四）方案選擇

采用GPS在道路工程測量中的測量方法有兩種方案：其一是將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)進(jìn)行測量；其二是將基準(zhǔn)站架設(shè)在已知點(diǎn)，然后利用流動(dòng)站分別在其他的控制點(diǎn)上進(jìn)行測量。本文中采用的是第一種方案，此種方案中的基準(zhǔn)站可以架設(shè)在測區(qū)中央點(diǎn)位上，只需要滿足具有一定高度且視野開闊的位置即可。并且基站架設(shè)的越高，電臺(tái)信號(hào)的傳輸距離也將會(huì)越遠(yuǎn)，那么信號(hào)質(zhì)量也就越好。視野開闊的位置能確保接收到更多且信號(hào)更好的衛(wèi)星，且在測區(qū)中央架設(shè)基準(zhǔn)站能更好地全面覆蓋在整個(gè)測區(qū)，避免頻繁地對(duì)基站進(jìn)行架設(shè)。

結(jié)論：

綜上所述， GPS測量技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用，顯著地縮短了道路測量的時(shí)間，提高了測量精度和測量效率。

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