GPS技術(shù)在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

謝建武

摘要：在我國(guó)工程測(cè)量技術(shù)快速發(fā)展的同時(shí)，一定程度上帶動(dòng)了GPS技術(shù)的創(chuàng)新與進(jìn)步，然而，要想在理論同實(shí)踐的過(guò)程中充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，就應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)其進(jìn)行研究?，F(xiàn)階段，在公路工程當(dāng)中，由于受到工程線(xiàn)路長(zhǎng)并且測(cè)量時(shí)間不充足以及施工質(zhì)量的要求較高等因素的影響，使得具備精準(zhǔn)、便捷、快速等特點(diǎn)的GPS技術(shù)不斷被應(yīng)用于實(shí)踐當(dāng)中，并且已經(jīng)逐漸代替了原有的測(cè)量技術(shù)。所以，由此看來(lái)，GPS技術(shù)已經(jīng)成為目前公路測(cè)量工作中十分重要的測(cè)量技術(shù)。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；公路工程測(cè)量；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）51-0206-02

在當(dāng)今社會(huì)背景下，對(duì)公路高等級(jí)與高安全性的需求逐漸增加，所以，公路工程在測(cè)量的精度與速度方面的要求也不斷提高。雖然原有測(cè)量技術(shù)可以對(duì)公路工程進(jìn)行多項(xiàng)測(cè)量，然而，在較為特殊的地區(qū)，就很難完成測(cè)量工作?；诖?，GPS技術(shù)逐漸出現(xiàn)在公路工程的測(cè)量中。

一、GPS技術(shù)概述

1.GPS技術(shù)概念。GPS，也就是全球定位系統(tǒng)，起源于上世紀(jì)70年代的美國(guó)。該系統(tǒng)集全天候、全球性與連續(xù)性的特征于一體，并且在坐標(biāo)定位作業(yè)中展現(xiàn)其極大的優(yōu)勢(shì)。我國(guó)在其研發(fā)后期將其應(yīng)用于國(guó)內(nèi)的坐標(biāo)測(cè)量與定位的工作中。到目前為止，該技術(shù)逐漸被完善與創(chuàng)新，并且被廣泛應(yīng)用在社會(huì)各種領(lǐng)域中，其中，最值得提到的就是在公路工程測(cè)量工作中的應(yīng)用[1]。在此基礎(chǔ)上，GPS技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用不僅為公路工程中存在的難題提供了有效的解決措施，同時(shí)也積極地推動(dòng)了我國(guó)公路工程測(cè)量工作的進(jìn)一步發(fā)展。

2.GPS系統(tǒng)的組成。該系統(tǒng)由三部分組成，即空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及用戶(hù)接受系統(tǒng)。其中，空間衛(wèi)星系統(tǒng)的任務(wù)就是信息采集與發(fā)送，而地面監(jiān)控系統(tǒng)則是接受并處理上述系統(tǒng)所發(fā)送的信息，并有效管理與控制空間衛(wèi)星，而后按照實(shí)際的需求來(lái)制定衛(wèi)星，保證調(diào)控工作的質(zhì)量。用戶(hù)接受系統(tǒng)屬于GPS系統(tǒng)中的最終結(jié)構(gòu)，其主要的任務(wù)就是驗(yàn)證并定位衛(wèi)星所發(fā)送的信號(hào)。

3.GPS測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)。GPS測(cè)量技術(shù)是集便捷操作、高精準(zhǔn)度、全天候作業(yè)以及觀測(cè)時(shí)間短等特點(diǎn)于一身的高科技技術(shù)，并且在測(cè)量工作中應(yīng)用該技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，最明顯的就是無(wú)需對(duì)通視條件進(jìn)行考慮。因?yàn)?，在?shí)際的測(cè)量工作中，首先應(yīng)需要考慮的就是測(cè)量站間的通視條件，所以，運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)比較便捷，僅僅需要該系統(tǒng)接收相應(yīng)的衛(wèi)星信號(hào)就可以獲取測(cè)量的結(jié)果[2]。該技術(shù)可以對(duì)任何環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)，并且不需要對(duì)時(shí)間與天氣等因素進(jìn)行考慮，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作，全天候的作業(yè)，還可以為其提供詳細(xì)的三維坐標(biāo)。進(jìn)行平面測(cè)站的工作時(shí)，也可以準(zhǔn)確地測(cè)量出目標(biāo)地面的高程。該測(cè)量技術(shù)具有高精度的定位功能，并且可以在遠(yuǎn)距離范圍內(nèi)確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。這種測(cè)量的技術(shù)觀測(cè)的時(shí)間不長(zhǎng)，并且實(shí)際的操作很簡(jiǎn)單很便捷。與此同時(shí)，利用該技術(shù)構(gòu)建控制網(wǎng)的時(shí)候，每個(gè)測(cè)站點(diǎn)所需要的時(shí)間在30～40分鐘之間，但是，如果使用該技術(shù)快速靜態(tài)定位的方法，就可以有效地縮短觀測(cè)的時(shí)間，最快僅僅需要兩秒鐘。因?yàn)镚PS測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化操作功能比較強(qiáng)大，所以可以連續(xù)并且自動(dòng)接收衛(wèi)星信號(hào)。在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的背景下，GPS接收機(jī)的自動(dòng)化水平也不斷提高，設(shè)備的體積逐漸變小，但是，其具備的功能卻越來(lái)越多，使用起來(lái)十分便捷。尤其是在外業(yè)測(cè)量的過(guò)程中，工作人員僅需把GPS的接收機(jī)天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)中心，保證設(shè)備平穩(wěn)，并開(kāi)啟其電源的開(kāi)關(guān)就可以獲取精準(zhǔn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)信息，同時(shí)，還能夠?qū)λ@取的數(shù)據(jù)進(jìn)行合理地分析與處理，并計(jì)算其具體的三維坐標(biāo)，進(jìn)而為后期的測(cè)量工作提供夯實(shí)的基礎(chǔ)。

二、公路工程測(cè)量中的GPS測(cè)量技術(shù)

1.動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)。動(dòng)態(tài)的GPS測(cè)量技術(shù)就是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的定位技術(shù)，該技術(shù)的精準(zhǔn)度與工作效率都比較高。該技術(shù)就是利用載波相位所觀測(cè)的數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)差分技術(shù)，這也是該技術(shù)重要的創(chuàng)新研究，并且在公路工程的測(cè)量工作中被廣泛應(yīng)用。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位主要有流動(dòng)站與基準(zhǔn)，而保證其測(cè)量工作順利開(kāi)展的方式就是無(wú)線(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的構(gòu)建。通過(guò)這種方式就可以使使用者實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)觀測(cè)的質(zhì)量和基線(xiàn)計(jì)算的結(jié)果，將其精準(zhǔn)度的要求進(jìn)行整合，確定觀測(cè)的時(shí)間，有效提高工作的效率。這種測(cè)量技術(shù)在整個(gè)過(guò)程中都不用考慮通視度，并且測(cè)量的時(shí)間僅在1～3秒之間，精準(zhǔn)度能夠達(dá)到10～30毫米[3]。

2.靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)。該測(cè)量技術(shù)在公路工程的測(cè)量工作中同樣被廣泛應(yīng)用，首先需要對(duì)路線(xiàn)進(jìn)行勘察，并選擇合適的地址。尤其是進(jìn)行外業(yè)測(cè)量的時(shí)候，應(yīng)安排工作人員對(duì)路線(xiàn)走向進(jìn)行初步的勘察，并仔細(xì)觀察沿線(xiàn)能夠當(dāng)作GPS點(diǎn)的位置。而后，應(yīng)設(shè)計(jì)GPS點(diǎn)的控制網(wǎng)，與公路的等級(jí)以及沿線(xiàn)實(shí)際的地物地形等因素進(jìn)行綜合考慮，進(jìn)而保證GPS控制網(wǎng)的科學(xué)合理性。此外，應(yīng)合理選擇GPS點(diǎn)與埋石，按照相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行選點(diǎn)工作，保證其他測(cè)量方法更好的拓展與聯(lián)測(cè)?；诖耍瑧?yīng)合理設(shè)置儀器并進(jìn)行觀測(cè)。在外業(yè)觀測(cè)的工作中，應(yīng)保證觀測(cè)的時(shí)間不低于半個(gè)小時(shí)，并且觀測(cè)有效的衛(wèi)星數(shù)量要多于四個(gè)。與此同時(shí)，還應(yīng)該對(duì)所觀測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使用合理的數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行分析與處理。應(yīng)該對(duì)GPS的控制網(wǎng)進(jìn)行加密，利用全站儀附合導(dǎo)線(xiàn)的方法對(duì)控制網(wǎng)的操作進(jìn)行首級(jí)加密。并根據(jù)GPS實(shí)際的分布情況將路線(xiàn)進(jìn)行劃分，針對(duì)各段分別進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)的附和測(cè)量工作，保證將GPS點(diǎn)當(dāng)作控制網(wǎng)加密工作的起點(diǎn)與終點(diǎn)。最后，應(yīng)嚴(yán)格計(jì)算導(dǎo)線(xiàn)的點(diǎn)坐標(biāo)與平差。

三、GPS技術(shù)在公路工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

1.大比例公路地形圖的繪制。在公路工程的測(cè)量工作中，大比例地形圖的繪制十分重要。一般來(lái)講，等級(jí)較高的公路地形圖，其實(shí)際的比例尺通常都是1∶1000，或者是1∶2000。傳統(tǒng)大比例尺地形圖的繪制工作比較復(fù)雜，步驟較多，并且在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的時(shí)候需要先對(duì)其進(jìn)行碎部測(cè)量，在將其集中以后完成地形圖的繪制工作，所以，這種繪制方法比較麻煩，并且還需要耗費(fèi)大量的人力與物力，繪制時(shí)間較長(zhǎng)。這對(duì)于大部分的高等級(jí)公路工程建設(shè)來(lái)講，很難滿(mǎn)足其實(shí)際建設(shè)的需要。但是，運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)僅僅需要收集地形整體中的碎部點(diǎn)坐標(biāo)與其實(shí)際的屬性信息，就可以在室內(nèi)以最短的時(shí)間來(lái)繪制大比例的地形圖[4]。與傳統(tǒng)的繪制方法相比，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)的采集速度與繪制的速度都比較快，并且所需時(shí)間較短，一定程度上減少了人力與物力的投入，在現(xiàn)代公路工程的測(cè)量工作中應(yīng)用具有一定的可行性。

2.建設(shè)控制網(wǎng)。在公路工程中運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)來(lái)建設(shè)控制網(wǎng)在目前是比較常見(jiàn)的。具體表現(xiàn)在，將GPS點(diǎn)當(dāng)作公路工程測(cè)量工作的控制點(diǎn)，并且應(yīng)保證各個(gè)控制點(diǎn)間的距離控制在5～10千米。與此同時(shí)，為了使各控制點(diǎn)可以更加協(xié)調(diào)，就需要在相鄰的控制點(diǎn)間合理設(shè)置紅外測(cè)距導(dǎo)線(xiàn)加密。這種測(cè)量方法的最明顯優(yōu)勢(shì)就是，GPS測(cè)量技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)收集到所控制范圍內(nèi)的全部信息數(shù)據(jù)，同時(shí)，迅速將其發(fā)送至總控制中心處，確?？刂凭W(wǎng)可以更好地對(duì)整個(gè)公路工程進(jìn)行有效地控制。

3.測(cè)量人煙稀少密林地區(qū)的地形。公路工程的傳統(tǒng)測(cè)量工作必須要保證所測(cè)量的地區(qū)具備開(kāi)闊的視野條件，并且該區(qū)域的水平方向需要具有較高的透視度。然而，在我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷深入的背景下，大部分等級(jí)較高的公路向人煙稀少的山區(qū)方向發(fā)展。然而，該區(qū)域的居民較少，并且還存在較多的茂密樹(shù)林。在此基礎(chǔ)上，該區(qū)域的地勢(shì)十分崎嶇，并且水平方向通視度很低。所以，在對(duì)該區(qū)域進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，如果應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量方法，就具有一定的難度。但是，如果應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的話(huà)，就不必考慮區(qū)域地勢(shì)或者是密林等方面的問(wèn)題，這樣就可以縮短測(cè)量工作的時(shí)間。

4.測(cè)量公路工程的中線(xiàn)。在公路工程的測(cè)量工作中，中線(xiàn)的測(cè)量也具有重要的作用，而且，在進(jìn)行大比例尺地形圖的定線(xiàn)工作中，公路的中線(xiàn)是不可或缺的標(biāo)定點(diǎn)?，F(xiàn)階段，在進(jìn)行公路中線(xiàn)測(cè)量的時(shí)候，通常運(yùn)用的GPS測(cè)量技術(shù)就是RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)。在實(shí)際的測(cè)量過(guò)程中，最重要的就是根據(jù)公路工程的具體情況來(lái)制定科學(xué)合理的中線(xiàn)路線(xiàn)。而后，將所制定好的中線(xiàn)路線(xiàn)輸入到具體的計(jì)算機(jī)中。最后，通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行加樁工作，完成公路工程的中線(xiàn)制定工作[5]。

5.測(cè)量公路工程的橫斷面。公路工程的橫斷面測(cè)量與中線(xiàn)的測(cè)量相同，都是公路工程實(shí)際建設(shè)過(guò)程中重要的測(cè)量工作。一般來(lái)講，在完成公路中線(xiàn)測(cè)量工作以后才可以進(jìn)行橫斷面的測(cè)量工作，并且將其實(shí)際的測(cè)量結(jié)果當(dāng)作公路路基填挖方量的計(jì)算依據(jù)。然而，應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器對(duì)公路全部樁號(hào)的橫斷面進(jìn)行測(cè)量，不僅要投入較多的人力與物力，而且測(cè)量的難度也比較大，所以，要想獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息具有一定的困難。但是，應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)就可以對(duì)全部樁號(hào)進(jìn)行一次性的測(cè)量，利用計(jì)算機(jī)的屏幕來(lái)拉長(zhǎng)并移動(dòng)橫斷面，進(jìn)而保證測(cè)量工作的便捷。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，公路工程的類(lèi)型與種類(lèi)多種多樣，故此在實(shí)際建設(shè)的過(guò)程中為了更好地保證公路工程的施工安全，就應(yīng)該嚴(yán)格進(jìn)行公路工程的測(cè)量工作。但是，因?yàn)楣饭こ痰牡匦闻c地勢(shì)具有一定的差異，同時(shí)，在公路工程的質(zhì)量方面，人們有不同的需求，所以，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)很難符合高等級(jí)公路工程的測(cè)量要求。然而，GPS測(cè)量技術(shù)本身的測(cè)量速度較快、數(shù)據(jù)信息準(zhǔn)確、實(shí)際操作簡(jiǎn)單、可以進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，所消耗的人力與物力都不多，所以，在公路工程的測(cè)量工作中被廣泛應(yīng)用，一定程度上推動(dòng)了我國(guó)公路工程測(cè)量工作的發(fā)展與進(jìn)步。

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