GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

劉寶鋒

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，我國(guó)在公路工程方面有著長(zhǎng)足的進(jìn)步，許多高新技術(shù)在在公路工程中得到充分的應(yīng)用，其中，GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用得到了許多人的關(guān)注。GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，是由美國(guó)開(kāi)發(fā)出的利用二十四顆衛(wèi)星進(jìn)行全球定位的系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠保證在任意時(shí)刻和任意地點(diǎn)都能有四顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，以便于完成測(cè)量、定位、導(dǎo)航功能。其中，GPS已經(jīng)在人們的日常生活與工作中得到充分應(yīng)用，如用于汽車行駛的導(dǎo)航系統(tǒng)，用于公路工程測(cè)量等。

關(guān)鍵詞：GPS；公路工程測(cè)量；應(yīng)用

0 引言

隨著GPS技術(shù)的不斷進(jìn)步，其在各行業(yè)中的應(yīng)用得到越來(lái)越多的體現(xiàn)。GPS技術(shù)是美國(guó)最初為滿足其軍事要求而開(kāi)發(fā)出的全球定位系統(tǒng)，是在20世紀(jì)70年代進(jìn)行研發(fā)的，發(fā)展至今已經(jīng)具有了一套比較成熟的定位方案，能夠?qū)σ欢▍^(qū)域進(jìn)行高精度定位，對(duì)于測(cè)繪等工作的促進(jìn)作用極大。GPS在公路工程測(cè)量工作中有著重要的作用，其精度高、測(cè)量效率高、成本較低的特點(diǎn)，使其在公路工程測(cè)量中得到充分的應(yīng)用。

1 GPS技術(shù)簡(jiǎn)介及其在公路工程測(cè)量中的特點(diǎn)

GPS自進(jìn)入民用階段后在各行業(yè)的應(yīng)用得到了充分的發(fā)揮。其中，就GPS的主要應(yīng)用領(lǐng)域，可將其分為三大系統(tǒng)：GPS信號(hào)接收系統(tǒng)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)。GPS信號(hào)接收系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)衛(wèi)星信號(hào)的接收。在理論上雙頻接收機(jī)和單頻接收機(jī)都可以應(yīng)用于公路工程的測(cè)量任務(wù)，但是在數(shù)據(jù)處理方面，單頻接收機(jī)要比雙頻接收機(jī)的工作效率低得多，加上單頻接收機(jī)在實(shí)際工作中容易出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象，在數(shù)據(jù)初始化的過(guò)程中又要浪費(fèi)許多作業(yè)時(shí)間，所以在公路工程測(cè)量中一般采用雙頻接收機(jī)。其次，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)負(fù)責(zé)將基準(zhǔn)站中測(cè)量到的數(shù)據(jù)與相關(guān)信息傳輸?shù)搅鲃?dòng)站中，同時(shí)要求對(duì)流通站的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，所以，其對(duì)于無(wú)線通信設(shè)備的配置要求比較高，一旦通信設(shè)備出現(xiàn)差錯(cuò)會(huì)導(dǎo)致整個(gè)GPS系統(tǒng)無(wú)法正常工作。此外，GPS在工作時(shí)，其傳輸信息量比較大，因此必須要采用較快的傳輸速度，一般而言，波特率要求在9600以上。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，我們可以對(duì)基準(zhǔn)站的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)檢閱，對(duì)其設(shè)備的運(yùn)作狀態(tài)和信息進(jìn)行及時(shí)了解，對(duì)不合格的信息及時(shí)排除。實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)主要將基準(zhǔn)站處理過(guò)的自身信息與傳輸系統(tǒng)傳輸過(guò)去的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理，流動(dòng)站將基準(zhǔn)站傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)與自身所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分觀測(cè)值，在整周計(jì)算后進(jìn)行實(shí)時(shí)核計(jì)。只有保證將四顆衛(wèi)星的圖形數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)搅魍ㄕ?，才可以?shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)的高精度定位，但是這對(duì)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)提出了要具有極高計(jì)算能力的要求。目前而言，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展較快，其計(jì)算能力有著長(zhǎng)足的發(fā)展，所以在實(shí)際應(yīng)用中其計(jì)算能力完全能夠滿足其要求。

2 GPS技術(shù)在公路工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

目前，最常用的GPS技術(shù)為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，簡(jiǎn)稱RTK技術(shù)。RTK技術(shù)是一種實(shí)施載波相位差的GPS技術(shù)，在其具體應(yīng)用中將數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)與測(cè)量技術(shù)相結(jié)合。這是將GPS技術(shù)與公路測(cè)量技術(shù)結(jié)合的又一次突破。在實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)實(shí)際運(yùn)用中，克服了以前測(cè)量技術(shù)在靜態(tài)測(cè)量和快速動(dòng)態(tài)測(cè)量中對(duì)其采集數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理的缺陷，實(shí)現(xiàn)了將觀測(cè)站的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。在以前的GPS測(cè)量技術(shù)中，根本無(wú)法及時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量和測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效審核，若是發(fā)現(xiàn)有不合格的數(shù)據(jù)就要進(jìn)行重新測(cè)量。為了將重新測(cè)量的情況降到最低，就會(huì)將測(cè)量時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的延長(zhǎng)，以此來(lái)獲得更多的觀測(cè)余量，以免出現(xiàn)不合格的測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)要進(jìn)行返工，但是，也因此降低了GPS測(cè)繪工作的工作效率。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量系統(tǒng)可以劃分為軟件和硬件兩大模塊，主要為衛(wèi)星信號(hào)的接收與傳輸系統(tǒng)、衛(wèi)星信號(hào)的軟件解析系統(tǒng)。硬件部分為衛(wèi)星信號(hào)的接收與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，主要包括兩套GPS信號(hào)傳輸設(shè)備，具體包括GPS接收器、天線、電池等基礎(chǔ)設(shè)備，這些設(shè)備是要安放在基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的。其中，基準(zhǔn)站主要負(fù)責(zé)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星，并且要將其觀測(cè)的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，當(dāng)數(shù)據(jù)用戶接收后就可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的審核。在軟件部分，由于現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這一方面的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，可以根據(jù)技術(shù)要求對(duì)其進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，將審核工作進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)置。該系統(tǒng)以載波相位為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)量，但是這種變量存在初始整周未知數(shù)精確度的確定問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行失鎖后的再初始化。但是，關(guān)于這一方面的問(wèn)題在計(jì)算機(jī)快速解算技術(shù)發(fā)展的情況下已經(jīng)得到有效解決，給實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)打下了較好的基礎(chǔ)。

對(duì)于公路工程測(cè)量而言，GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)與靜態(tài)定位技術(shù)相結(jié)合可以將工作效率和工作質(zhì)量得到極大的提升，尤其是對(duì)于公路平面控制測(cè)量來(lái)說(shuō)。常規(guī)的測(cè)量方法與GPS技術(shù)相結(jié)合可以有效地提升工作效率，這既是對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的繼承又是對(duì)新興技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)，隨著RTK技術(shù)的不斷完善與發(fā)展，GPS技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述觀點(diǎn)的分析，我們可以知道，利用GPS在進(jìn)行工作時(shí)具有更加高的定位精度和測(cè)量精度，沒(méi)有測(cè)量距離的限制。尤其是我國(guó)幅員遼闊，地形也比較復(fù)雜，存在許多傳統(tǒng)人工根本無(wú)法進(jìn)行測(cè)量的險(xiǎn)要地形，而GPS技術(shù)剛好可以對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，較大程度上拓展了我國(guó)公路工程測(cè)量的工作范圍。利用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量可以在很大程度上提高工作質(zhì)量和工作效率，由于GPS技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化作業(yè)，所以，其工作質(zhì)量和工作效率得到了較大程度的提升，尤其是現(xiàn)今比較熱門的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)跟蹤技術(shù)（RTK）給公路測(cè)量技術(shù)帶來(lái)極大的提升。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院）