論述道路工程中運用的GPS技術(shù)

馬美芳

【摘 要】隨著科技的發(fā)展與進步，GPS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在每一個領(lǐng)域，特別是在道路工程中，GPS技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。本文先分析了GPS技術(shù)的應(yīng)用原理和特點，并對GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用進行了詳細的闡述。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；道路；應(yīng)用

前言

在道路工程測量GPS技術(shù)能夠提供準(zhǔn)確的點、線、面三維坐標(biāo)。而且在使用過程中還具有自動化、高效益等優(yōu)點能夠有效提高道路工程測量工作效率。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，道路工程測量工作也逐漸成熟，而利用GPS技術(shù)能有效擴寬道路工程測量工作的發(fā)展深度，從而促進我國道路工程測量事業(yè)的快速發(fā)展。

一、GPS技術(shù)概述

在應(yīng)用過程中，GPS的接收裝置能夠通過測量無線電的傳輸時間，確定傳輸距離從而確定位置。一般應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPS包括兩個形式：①全球化的高精度GPS網(wǎng)，主要是應(yīng)用科研。②PIK定位和差分GPS定位，能夠應(yīng)用于地理測繪。其中PIK定位是一種利用載波相位觀測的實時動態(tài)定位技術(shù)，能夠有效提高定位的精確性。而差分GPS定位是一種通過基準(zhǔn)站進行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。比如采集環(huán)境天氣數(shù)據(jù)、實時觀察儀器的工作狀態(tài)并根據(jù)需要進行開關(guān)的閉合。至于其它復(fù)雜的衛(wèi)星追蹤、記錄等工作測量設(shè)備就能夠完成。最重要的是GPS接收機體積小、方便攜帶，即便在野外進行測量工作，也只需要簡單按下儀器開關(guān)就能完成。③定位精度高。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在50km的基線內(nèi)，GPS的定位精度能夠達到百萬分之一。在100km和500km之間，其精確度是百萬分之零點零幾。④GPS衛(wèi)星數(shù)量較多，分布也比較均勻。這樣在保證覆蓋率的基礎(chǔ)上就能夠保證在全球任何地方都可以進行觀測工作。

二、GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

隨著我國道路工程測量工作的完善，以GPS技術(shù)為依據(jù)的高精度、高效率道路測量工作也逐漸取代了傳統(tǒng)的測角、測高程等為主體的測量定位技術(shù)。

（一）在道路測繪控制網(wǎng)中的應(yīng)用

測繪控制網(wǎng)是道路工程的基礎(chǔ)工作，其準(zhǔn)確性直接影響到了道路工程測量工作質(zhì)量。通常在測繪控制網(wǎng)中，精度要求較高的稱為一級控制網(wǎng)。而這些一級控制網(wǎng)是作為測繪參照點存在的。為此，必須保證測繪控制網(wǎng)中高精度網(wǎng)控制坐標(biāo)的精確性。較為常用的道路工程測繪工作方法是采用邊角法。這種方法主要就是用測繪儀器控制導(dǎo)線，并進一步確定其它坐標(biāo)位置，從而完成測繪控制網(wǎng)的構(gòu)建。但是這種測繪方法的確定在于只能進行小范圍的測繪工作。如果將其用于大范圍的測繪工作，有可能會導(dǎo)致測繪精度偏差。但是利用GPS技術(shù)則能有效彌補這一不足，將測繪工作的精度提高到毫米范圍。比較常用的GPS測量技術(shù)是載波相位靜態(tài)差分技術(shù)。差分GPS定位是一種通過基準(zhǔn)站進行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。其應(yīng)用原理是采用載波的相位測量局域差分法、接收機和衛(wèi)星觀測歷元之間求二次差兩種差分計算出基線長度。而實時動態(tài)（RTK）定位技術(shù)也是其中一種載波相位差分技術(shù)，能夠?qū)崟r處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機，進行求差解算坐標(biāo)。與其它定位技術(shù)相比，PTK技術(shù)的精度更高、自動化程度也更高、數(shù)據(jù)處理簡便、易操作等優(yōu)點。比如勘測階段的中樁測量等工作中。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，PTK技術(shù)的測量精度可達到10～30mm，這是其它測量技術(shù)無法達到的。最重要的是將PTK技術(shù)應(yīng)用在公路測量中能夠有效縮短工作周期。比如若用其進行地形測量，每小組每天完成0.8～1.5（km）3的地形測繪。由此可見，利用GPS技術(shù)開展道路工程定位工作是非常有必要的，既能保證高效率的測繪工作，也能提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而為道路工程的施工打下良好的基礎(chǔ)。

（二）變形監(jiān)測

道路工程的施工環(huán)境復(fù)雜、可變因素較多。這不僅增加了道路工程的測繪工作難度，更是加劇了道路工程的變形監(jiān)測難度，對于后續(xù)的道路施工極為不利。而利用GPS技術(shù)進行道路工程測繪則能有效降低變形監(jiān)測難度，提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如果將GPS技術(shù)應(yīng)用在大型建筑工程建設(shè)中。那么在建筑工程內(nèi)外部都可以安裝GPS接收端。這樣就可以對大型建筑工程內(nèi)外部進行實時監(jiān)測。即便是發(fā)生變形，工作人員也能夠第一時間掌握變形情況，從而及時處理。同樣，將GPS技術(shù)應(yīng)用在道路變形監(jiān)測中，也能夠確保在及時接收到工程變形狀況，方便工作人員及時應(yīng)對，最終保證工程質(zhì)量。在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷老化，原因可能是使用維護不當(dāng)、車禍?zhǔn)鹿?、交通量高于預(yù)測流量等人為因素，也可能是環(huán)境腐蝕、地震、風(fēng)暴等自然災(zāi)害，這些因素均導(dǎo)致了承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全。目前越來越多的基于GPS技術(shù)變形監(jiān)測系統(tǒng)逐漸受到人們的重視。如用于某大橋的GPS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元，可以實時顯示大橋在各種工作環(huán)境下及結(jié)構(gòu)載荷下特征點及整橋的實時變情況，對大橋結(jié)構(gòu)的健康狀況、結(jié)構(gòu)安全進行評估，全面獲取運營狀況的信息，用來評估結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和使用性。該系統(tǒng)采用的GPS接收機為Trimble5700，GPS天線為Trim-bleZephyr大地測量型天線，接收機和天線安裝時既要考慮避免遮擋，又要防止雷擊。每個GPS天線接收到的射頻信號通過一根最長為170m的同軸電纜送給GPS接收機。其中Trimble5700雙頻大地測量型GPS接收機共有三個輸入輸出端口，其中串口既能外接電源供電，又能輸出最高更新率為10Hz的RT17格式的原始數(shù)據(jù)，其中包括C/A碼和L1、L2的載波相位。串口服務(wù)器收到端口輸出的數(shù)據(jù)后，再通過RJ45口接入機柜中的交換機?？偟膩碚f，應(yīng)用GPS技術(shù)進行道路工程的變形監(jiān)測是非常有效的。

三、 GPS技術(shù)在道路工程測量中的發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，道路工程的建設(shè)規(guī)模也在逐漸擴大。但是市場經(jīng)濟的發(fā)展必然會給道路測量工程增加難度。而且近年來高質(zhì)量、高等級、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的道路工程越來越多。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下，只有不斷利用新技術(shù)提高道路工作的測量質(zhì)量才能真正促進我國交通行業(yè)的發(fā)展。而GPS技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展正為道路工程的測繪工作提供了可能。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在道路工程測繪工作中，而且其精度高、適應(yīng)性強的特點也極大地改變了道路橋工程測繪工作方式。尤其是對于一些地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣的道路工程來說，應(yīng)用GPS技術(shù)會更加方便、快捷。而且GPS技術(shù)不僅能進行全天候的精密定位能力，還具有很強的抗干擾性，能夠保證道路工程測繪質(zhì)量。在數(shù)字化、自動化等技術(shù)逐漸發(fā)展的背景下，GPS測繪工作會更加數(shù)字化，既能夠進行數(shù)據(jù)采集、圖形處理，也能夠建立專業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)庫，為專業(yè)工作人員提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

四、結(jié)語

綜上所述，應(yīng)用GPS技術(shù)開展道路工程測量工作是非常有必要的。它不僅能夠保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能有效規(guī)避其它因素的影響，確保道路工程測量工作質(zhì)量，從而為道路工程建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考，最終提高道路工程的施工質(zhì)量，促進我國交通行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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