GNSS技術(shù)在高速公路中應(yīng)用研究

■魏敏

（江蘇省地質(zhì)測(cè)繪院 江蘇南京210008）

GNSS技術(shù)在高速公路中應(yīng)用研究

■魏敏

（江蘇省地質(zhì)測(cè)繪院 江蘇南京210008）

當(dāng)今是科技信息時(shí)代，其中GNSS技術(shù)（全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）發(fā)展非常迅速，并且應(yīng)用非常之廣泛。在高速公路建設(shè)中，運(yùn)用GNSS技術(shù)，在指定的坐標(biāo)系中通過一系列操作，可以將各建設(shè)點(diǎn)三維定位結(jié)果準(zhǔn)確測(cè)量出來，不但提高了工作效率，并且使工程質(zhì)量更加有保障。本文從GNSS技術(shù)的工作原理出發(fā)，再對(duì)GNSS技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

GNSS技術(shù)高速公路應(yīng)用

0　前言

俄羅斯的GLOASS系統(tǒng)以及美國(guó)的GPS系統(tǒng)是衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)重要的組成部分，在衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中，它們屬于壟斷地位，但是GNSS全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的出現(xiàn)打破了這一結(jié)局，它是由所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強(qiáng)的，還涵蓋在建和以后要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。GNSS技術(shù)在定位速度以及定位精度上有明顯提高，具有操作簡(jiǎn)單、觀測(cè)時(shí)間短的特點(diǎn)，在高速公路建設(shè)中規(guī)劃設(shè)計(jì)以及施工建設(shè)具有廣泛應(yīng)用。

1　 GNSS技術(shù)的工作原理

1.1GNSS技術(shù)組成

GNSS在高速公路中的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)管理當(dāng)中都能夠充分利用。CNSS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，測(cè)量定位是它的主要功能，其中必須要有相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)方法做支撐，其中RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)是最常用的測(cè)量方法。另外，基準(zhǔn)站、流動(dòng)站以及數(shù)據(jù)鏈等等都是GNSS技術(shù)應(yīng)用中的重要組成。

1.2GNSS技術(shù)具體工作原理

其工作原理就是：將機(jī)架設(shè)置在未知或者已知坐標(biāo)的參考點(diǎn)上，通過基準(zhǔn)站接受GNSS的衛(wèi)星信號(hào)，然后基準(zhǔn)站將衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)、偽距觀測(cè)值、接收機(jī)工作狀態(tài)、載波相位觀測(cè)值以及站點(diǎn)坐標(biāo)等情況，通過無線數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)搅鲃?dòng)站，之后流動(dòng)站會(huì)進(jìn)入一種初始化狀態(tài)，將未知周數(shù)通過搜索求解的方式得出，最后便進(jìn)入一種動(dòng)態(tài)作業(yè)?；鶞?zhǔn)站將數(shù)據(jù)傳輸給流行站，與此同時(shí)流動(dòng)站還要進(jìn)行GNSS衛(wèi)星載波相位數(shù)據(jù)的采集與觀測(cè)，載波相位整周模糊度將通過系統(tǒng)內(nèi)差分處理求解得出，在根據(jù)流行站與基準(zhǔn)站的相關(guān)性，得出流動(dòng)站的高程H以及平面坐標(biāo)X、Y。

2　 GNSS技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用

2.1高速公路中控制測(cè)量上的應(yīng)用

1導(dǎo)線形式是高速公路測(cè)量控制網(wǎng)中傳統(tǒng)的布設(shè)方法，其中精度會(huì)受到導(dǎo)線長(zhǎng)度、儀器設(shè)備以及受點(diǎn)分布上的直接影響。然而運(yùn)用GNSS技術(shù)進(jìn)行高速公路建設(shè)的測(cè)量工作可以有效避免這一點(diǎn)，因?yàn)榭刂凭W(wǎng)只與衛(wèi)星的觀測(cè)質(zhì)量與時(shí)間、處理基線的情況以及GNSS衛(wèi)星的分布相關(guān)。GNSS技術(shù)測(cè)量過程中，沒有固定控制網(wǎng)點(diǎn)位，所以一定要對(duì)工程現(xiàn)場(chǎng)的全站儀、放樣儀器進(jìn)行充分考慮。另外，為了使施工更加簡(jiǎn)潔，必須要考慮對(duì)位點(diǎn)之前的通視情況。再有，為了能夠準(zhǔn)確、恰當(dāng)?shù)牟荚O(shè)GNSS控制網(wǎng)，必須要考慮現(xiàn)有的儀器設(shè)備、經(jīng)費(fèi)成本、專業(yè)性人才以及工程精度的具體要求。

2高速公路工程是室外、野外工程，GNSS控制網(wǎng)的埋設(shè)也一定是在野外，埋設(shè)完畢之后需要對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)。GNSS載波相位靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量是野外作業(yè)中常用的方法，然而對(duì)于大型高速公路工程來說，一般要采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法。然后，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的干擾情況、衛(wèi)星信號(hào)的質(zhì)量、星歷分析、衛(wèi)星的數(shù)量等等情況進(jìn)行控制網(wǎng)觀測(cè)方法的選擇。然后，為了保障GNSS控制網(wǎng)精確度，在處理作業(yè)數(shù)據(jù)之前一定要對(duì)衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量進(jìn)行檢查，并且要針對(duì)各個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)有信號(hào)質(zhì)量較差的存在，那么在數(shù)據(jù)處理時(shí)一定要實(shí)施重點(diǎn)檢查，如果檢查發(fā)現(xiàn)基線不達(dá)標(biāo)，那么就需要實(shí)施補(bǔ)測(cè)或者重新測(cè)量。

2.2大比例帶狀地形圖繪制上的應(yīng)用

高速公路工程中的設(shè)計(jì)、選線都離不開大比例帶狀地形圖，這是施工前必須要做的準(zhǔn)備。傳統(tǒng)上繪制此地形圖需要經(jīng)過三步，第一步是圖根控制的建立，第二步是碎部的測(cè)量，第三步才能繪制成大比例尺的地形圖。此種方法需要花費(fèi)工作時(shí)間。而將GNSS技術(shù)運(yùn)用到地形圖的繪制上只需要兩步就可以，通過GNSS技術(shù)可以直接進(jìn)行碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的采集，圖根控制這一步驟便可以免去，僅僅需要幾秒鐘該點(diǎn)的高程和坐標(biāo)就可以得出。利用傳統(tǒng)方式進(jìn)行地形圖的繪制是有一定難度的，而利用GNSS技術(shù)采集速度上得到提高，大大提高的工作效率與質(zhì)量。

2.3中線測(cè)量上的應(yīng)用

在高速公路工程中，中線測(cè)量是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是指對(duì)曲線和直線的測(cè)設(shè)，通過中線測(cè)量得出工程實(shí)際里程以及找到平面位置上道路中心線。中線測(cè)量主要是為公路施工、橫斷面圖、測(cè)繪平面圖的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。傳統(tǒng)方法是，首先進(jìn)行中線的設(shè)計(jì)在帶狀地形圖上，然后設(shè)計(jì)出路線上的終點(diǎn)、轉(zhuǎn)點(diǎn)、起點(diǎn)的坐標(biāo)，同時(shí)將其在地面上標(biāo)注出來。將GNSS技術(shù)運(yùn)用到其中之后，會(huì)非常便捷，首先在電子手冊(cè)中輸入中樁點(diǎn)坐標(biāo)，之后通過軟件可以做到自動(dòng)點(diǎn)位，這樣各放樣點(diǎn)的精度基本可以達(dá)到一致，并且可以避免累計(jì)誤差的發(fā)生。緩和曲線、圓曲線以及直線都是高速公路的路線，在放樣過程中，只需要輸入圓曲線的半徑、緩和曲線與直線的距離、起終點(diǎn)的方位角以及主控點(diǎn)的樁號(hào)，放樣工作便可輕松進(jìn)行。

2.4道路的橫縱斷面放樣測(cè)量和土石方計(jì)算上的應(yīng)用

橫縱斷面放樣測(cè)量和土石方計(jì)算也是高速公路工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，針對(duì)其放樣時(shí)，首先要確定其作業(yè)形式，包括半挖半填、填、挖，然后在電子手冊(cè)中輸入橫縱斷面設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具體內(nèi)容包括設(shè)計(jì)高、路肩寬度、邊坡坡度等等，最終形成一個(gè)預(yù)放樣文件，可以隨時(shí)到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量放樣。另外，通過軟件可以與地面進(jìn)行自動(dòng)銜接，也叫做載帽工作，同時(shí)采用斷面法，針對(duì)挖填土方量進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于沿線的縱斷面圖以及各點(diǎn)的橫斷面圖，都可以通過繪圖軟件進(jìn)行測(cè)繪，所以說測(cè)量縱、橫斷面是可以不用到現(xiàn)場(chǎng)的，這樣工作量大大降低，為了避免誤差的出現(xiàn)，可以利用GNSS技術(shù)實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)檢查復(fù)合。

3　總結(jié)

隨著GNSS技術(shù)在高速公路中的廣泛應(yīng)用，預(yù)示著公路的測(cè)量手法以及作業(yè)手法發(fā)生重大變革，在測(cè)量效率以及工作效率方面得到大幅提高，有效促進(jìn)了高速公路工程建設(shè)質(zhì)量與進(jìn)度。本文從GNSS技術(shù)的工作原理出發(fā)，再對(duì)GNSS技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討，希望對(duì)NGSS技術(shù)有更深入的了解，能夠充分將其運(yùn)用到高速公路建設(shè)中。

[1]鄒宗藩,項(xiàng)榮平.淺論公路工程測(cè)量中GNSS-RTK技術(shù)的應(yīng)用 [J].江西建材,2015(02) :208.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-137-1