GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

顧海嘯 黃帥

【摘要】如今，GPS已經(jīng)廣泛普及在人們的日常生活中，GPS是全球定位系統(tǒng)，簡(jiǎn)單的說(shuō)是對(duì)位置進(jìn)行具體的確定和定位，GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶(hù)全天連續(xù)的提供高精度的三維坐標(biāo)，甚至可以準(zhǔn)確的確定其三維坐標(biāo)，以及一些時(shí)間位置信息，能夠準(zhǔn)確的記錄并且數(shù)據(jù)上傳。對(duì)于GPS在公路上的應(yīng)用，近年來(lái)已經(jīng)得到了廣泛的推廣，另外由于GPS的組成原理和一些應(yīng)用途徑略有不同，所以要根據(jù)不同的路面信息進(jìn)行使用。

【關(guān)鍵詞】GPS；公路測(cè)量；數(shù)據(jù)上傳；分析與應(yīng)用

GPS是現(xiàn)在社會(huì)的一種產(chǎn)物，它的出現(xiàn)可以適應(yīng)時(shí)代需求的結(jié)果，在GPS出現(xiàn)之前，為了獲取一些必要的位置信息，通常會(huì)通過(guò)遙感信息進(jìn)行智能化識(shí)別，但是對(duì)于一些特別精確的數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確的進(jìn)行辨別。而如今，時(shí)代發(fā)展的相當(dāng)速度，所以GPS定位系統(tǒng)也隨之而來(lái)，它可以準(zhǔn)確利用三維影像進(jìn)行具體公路路線(xiàn)方向感的分析設(shè)計(jì)，還能夠從整個(gè)系統(tǒng)中直觀的進(jìn)行工程規(guī)模的預(yù)估，路線(xiàn)平縱參數(shù)設(shè)計(jì)，甚至是工程預(yù)估等有價(jià)值的技術(shù)應(yīng)用，可以大大提高公路設(shè)計(jì)的工作效率，另外其準(zhǔn)確度可以高質(zhì)量的完成工程項(xiàng)目。

1 GPS定位系統(tǒng)的概念和應(yīng)用原理

1.1 GPS定位系統(tǒng)的具體概念

根據(jù)現(xiàn)如今的GPS定位系統(tǒng)的組成類(lèi)別非常廣泛，現(xiàn)如今主要是兩種GPS定位系統(tǒng)，分別是空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)然，顧名思義，空間衛(wèi)星群，是在一個(gè)比較空間立體的單位去定位，一般采用衛(wèi)星監(jiān)控的方法，確定GPS系統(tǒng)衛(wèi)星的軌道和位置，交角甚至要準(zhǔn)確記錄衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期。保證在任何時(shí)間任何地點(diǎn)地平線(xiàn)以上可以接收到4到11顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號(hào)。而第二個(gè)組成單位是地面監(jiān)控系統(tǒng)，如果說(shuō)空間衛(wèi)星群是一種空間的應(yīng)用，則地面監(jiān)控系統(tǒng)也是一種扁平化的管理模式，在地面上設(shè)立一些監(jiān)控站，在地面監(jiān)控點(diǎn)和衛(wèi)星上的定位系統(tǒng)相連接，分別將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和被傳輸，然后記錄，并且根據(jù)地面監(jiān)測(cè)進(jìn)行衛(wèi)星具體位置的改變。而這兩種方式也可以相輔相成，另外能夠?qū)⒖臻g衛(wèi)星記錄的數(shù)據(jù)和地面

監(jiān)測(cè)的空間數(shù)據(jù)放在一起，第一起到了參考的作用，第二還能夠起到檢查數(shù)據(jù)的誤差的作用，先通過(guò)計(jì)算出空間和地面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的比例關(guān)系，然后利用數(shù)據(jù)關(guān)系減少數(shù)據(jù)的誤差。

1.2 GPS定位系統(tǒng)的工作原理

其實(shí)整個(gè)GPS系統(tǒng)還是主要根據(jù)衛(wèi)星進(jìn)行監(jiān)控。在地面觀測(cè)點(diǎn)先測(cè)定衛(wèi)星的具體位置，另外，24顆衛(wèi)星在高空上的旋轉(zhuǎn)角度位置甚至是速度也都有不同，所以，在地面上，同一時(shí)間中，觀察四個(gè)衛(wèi)星同時(shí)存在的位置，之后利用GPS具體監(jiān)控系統(tǒng)三維坐標(biāo)記錄每個(gè)衛(wèi)星的具體位置。四顆衛(wèi)星同時(shí)測(cè)定其一是為了能夠增加衛(wèi)星位置的準(zhǔn)確性。而，第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是為了根據(jù)其中三個(gè)衛(wèi)星分別確定為三維坐標(biāo)中的三個(gè)坐標(biāo)，為X，Y，Z，這是就可以根據(jù)關(guān)系確定三個(gè)坐標(biāo)方程，但是未知數(shù)太多，沒(méi)有辦法確定方位，第四個(gè)衛(wèi)星為了再列一個(gè)方程進(jìn)行未知數(shù)確認(rèn)，同時(shí)得到三維坐標(biāo)，得到尋找目標(biāo)的具體位置。

2 GPS定位系統(tǒng)在公路建設(shè)的具體應(yīng)用

如今公路路面設(shè)計(jì)已經(jīng)和GPS定位系統(tǒng)已經(jīng)有了很好的應(yīng)用，而且可以對(duì)公路建設(shè)有很好的應(yīng)用分析。首先，可以知道，GPS在有兩個(gè)比較主要的功能，分別是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)上的功能應(yīng)用。靜態(tài)就是主要在地面監(jiān)控地方有一個(gè)控制，可以通過(guò)衛(wèi)星的信息接受，然后確定地面的某點(diǎn)的三維坐標(biāo)。而動(dòng)態(tài)則需要主要應(yīng)用在一個(gè)空間衛(wèi)星系統(tǒng)中，確定已知的三維坐標(biāo)，保證符合實(shí)際情況。然后確定具體的方位信息。現(xiàn)在，可以通過(guò)一定的科技手段，將GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用在道路勘測(cè)和公路建設(shè)，舉例分析。可以在設(shè)計(jì)一定公路的道路結(jié)構(gòu)的時(shí)候運(yùn)用GPS定位系統(tǒng)，比如說(shuō)如果一個(gè)城市的道路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，就要多利用GPS確定方位，找到適合公路建設(shè)的地方，然后利用具體方位信息進(jìn)行公路勘測(cè)。這其中有兩種比較有效果的方法，分別是大地測(cè)量法和GPS靜態(tài)測(cè)量法。大地測(cè)量法主要利用的是幾種儀器，分別是經(jīng)緯測(cè)量?jī)x，全站儀，測(cè)距儀，另外針對(duì)道路，高速連接線(xiàn)采用測(cè)邊網(wǎng)，高程采用測(cè)距三角高程。并且要嚴(yán)格按照觀測(cè)技術(shù)要求進(jìn)行施測(cè)。其次，對(duì)于整理的數(shù)據(jù)處理也要有嚴(yán)格的規(guī)定，首先要確定衛(wèi)星所在的具體方位，找到確定的方位后確定距離，然后記錄，之后，按照一些測(cè)量公式，再根據(jù)一些測(cè)量中必須的數(shù)據(jù)輸出三維坐標(biāo)中的未知數(shù)，分別帶入方程，求出其他未知量。第二種方法是GPS靜態(tài)測(cè)量法。對(duì)于地面的總監(jiān)控系統(tǒng)有很大的要求，要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)制定的觀測(cè)方案，將接收機(jī)安置在固定的位置測(cè)定衛(wèi)星發(fā)送的信號(hào)或者是數(shù)據(jù)。另外還要進(jìn)行環(huán)路監(jiān)測(cè)，確定每一個(gè)方位的道路都符合安全結(jié)構(gòu)。如果監(jiān)測(cè)對(duì)象是動(dòng)態(tài)的，還要具體根據(jù)方位等測(cè)定其速度，加速度，位移等有效的數(shù)據(jù)結(jié)果。這兩種方法還有具體的一些區(qū)別，其實(shí)可以說(shuō)是測(cè)量過(guò)程中都有一定的誤差，舉個(gè)例子，在一個(gè)國(guó)家森林公園中，因?yàn)樯种杏泻芏嗟臉?shù)木，密灌等，所以要想通視的進(jìn)行道路結(jié)構(gòu)建設(shè)，是十分困難的，所以這種情況要對(duì)附和導(dǎo)線(xiàn)嚴(yán)格的要求，尤其是一級(jí)導(dǎo)線(xiàn)的要求。另外，對(duì)于GPS的應(yīng)用，還有一些應(yīng)用實(shí)例，比如說(shuō)在地圖上根據(jù)比例尺進(jìn)行道路設(shè)計(jì)，需要將公路標(biāo)線(xiàn)在地面上標(biāo)定出來(lái)，得到標(biāo)準(zhǔn)物的具體坐標(biāo)，然后找到方位進(jìn)行測(cè)定數(shù)據(jù)三維坐標(biāo)，采用GPS測(cè)量，需要將中樁點(diǎn)坐標(biāo)或坐標(biāo)文件求撲倒GPS電子手冊(cè)中，這樣自帶的GPS定位系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定監(jiān)測(cè)對(duì)象的方位信息。道路工程是一個(gè)很普通但是需要注意很多細(xì)節(jié)的地方，道路工程一般都是具有帶狀特點(diǎn)，要先進(jìn)行基礎(chǔ)控制，根據(jù)初步方案確定出一定的線(xiàn)路，采用全站儀等設(shè)備施測(cè)帶狀地形圖和縱橫斷面圖。利用不同的設(shè)施，進(jìn)行具體方式的分析。

3 結(jié)語(yǔ)

如今道路工程的應(yīng)用模式已經(jīng)非常廣泛，GPS的應(yīng)用可以極大的降低勞動(dòng)作業(yè)的強(qiáng)度，而且可以提高道路施工的工作效率。一般常規(guī)測(cè)量效率非常緩慢，而且沒(méi)有精準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)的能力，所以，對(duì)于一些地形不好的道路勘測(cè)就應(yīng)該采用這種GPS精確定位系統(tǒng)，準(zhǔn)確度測(cè)量數(shù)據(jù)，才可以改善工程質(zhì)量，同時(shí)也將GPS定位系統(tǒng)更廣泛的應(yīng)用，而且還會(huì)進(jìn)行更深入的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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