實(shí)時(shí)GPS測量在公路工程中的應(yīng)用

摘要：本文簡要的介紹了實(shí)時(shí)GPS在公路工程中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞：GPS；實(shí)時(shí)GPS；公路工程

Abstract：The paper introduces The Application of real time GPS messuring in Road .

Key words：GPS， real time GPS messuring，road.

0引言

GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）英文縮寫，是美國國防部于1973年開始研制，1993年建設(shè)完成的[1]。GPS具有實(shí)時(shí)提供空間三維坐標(biāo)、三維運(yùn)行速度和時(shí)間信息的功能，能快速地確定位置，所測點(diǎn)位間可以不通視，不需要建立標(biāo)志等優(yōu)點(diǎn)，并且儀器小巧，操作方便，目前廣泛應(yīng)用于各種工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工中。

GPS的作業(yè)模式不同，所需要的采集數(shù)據(jù)的時(shí)間就有所區(qū)別，應(yīng)用的工程領(lǐng)域也不同。目前GPS的作業(yè)模式主要有以下4種。

1、靜態(tài)定位模式

靜態(tài)定位模式是要將GPS的接收機(jī)安置在基線的端點(diǎn)上，在數(shù)據(jù)的整個(gè)采集過程中是固定定不動(dòng)的。靜態(tài)定位模式需要兩套或者兩套以上的接收部分，安置在一條或者數(shù)條基線的端點(diǎn)[2]。因?yàn)殪o態(tài)定位模式中的基線邊可以布設(shè)成閉合圖形，增加了觀測成果的檢測精度，提高了觀測網(wǎng)的強(qiáng)度，所以是所有GPS作業(yè)模式中精度最高的一種作業(yè)模式。

2、快速靜態(tài)模式

快速靜態(tài)模式是在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)接收機(jī)，用于連續(xù)地跟蹤能捕獲的所有衛(wèi)星，在流動(dòng)站上還需要安置一臺(tái)接收機(jī)，這臺(tái)接收機(jī)需要靜止?fàn)顟B(tài)下觀測幾分鐘，用于快速地結(jié)算整周未知數(shù)?？焖凫o態(tài)模式也要求至少跟蹤4顆以上的衛(wèi)星，而且對基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離不超過15KM。這種作業(yè)模式的精度沒有靜態(tài)定位模式高，因?yàn)檫@種作業(yè)模式?jīng)]有校核條件。

3、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位模式

基準(zhǔn)站的設(shè)置同快速靜態(tài)模式是一樣的，要將另外一臺(tái)接收機(jī)安置于第一個(gè)待測點(diǎn)上，觀測幾分鐘后，在相對鎖定的條件下遷站，在其他各點(diǎn)上只需要停留幾十秒就可以，也要求基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離小于15km。這種作業(yè)模式的特點(diǎn)是速度快。

4、動(dòng)態(tài)定位模式

動(dòng)態(tài)作業(yè)模式和準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模式基本上是一樣的，但是除了在第一個(gè)待測點(diǎn)上停留外，其他各點(diǎn)上都不需要停留。這種作業(yè)模式的觀測速度是最快的，而且可以直接將接收機(jī)安置在運(yùn)動(dòng)的載體上。

1實(shí)時(shí)GPS測量

實(shí)時(shí)GPS的定位技術(shù)就是動(dòng)態(tài)測量，通過無線數(shù)字通訊系統(tǒng)，將基準(zhǔn)站和接收機(jī)連接成一個(gè)整體，基準(zhǔn)站將所觀測到的測量數(shù)據(jù)通過電臺(tái)傳遞給流動(dòng)站，流動(dòng)站再將接收到的數(shù)據(jù)與本站測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理，算出兩站之間的基線長。

1.1組成

1、信號接受系統(tǒng)

因?yàn)橐髮?shí)時(shí)進(jìn)行觀測，所以必須是雙頻接收機(jī)才能滿足要求實(shí)時(shí)GPS接受信號的要求。

2、實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)

因?yàn)榱鲃?dòng)站要隨時(shí)查閱基準(zhǔn)站的信息，這些信息是很多的，大量的，所以GPS應(yīng)具備實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的能力，而且傳輸速度要求必須快，所以要求實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)的波特率在9600以上，否則難以滿足實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的要求。

3、實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)

通過無線傳輸系統(tǒng)，基準(zhǔn)站將自己觀測到的數(shù)據(jù)要傳輸給流動(dòng)站，流動(dòng)站需將接受到的數(shù)據(jù)和本站觀測到的數(shù)據(jù)組成差分觀測值，然后進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，如果能保證鎖定4顆以上衛(wèi)星，實(shí)時(shí)GPS就能保證測到數(shù)據(jù)的精度達(dá)到厘米級以上，所以必須具備強(qiáng)大的處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

1.2特點(diǎn)

靜態(tài)GPS不能實(shí)時(shí)地測量點(diǎn)的數(shù)據(jù)，所以在工程放樣中不能使用，而實(shí)時(shí)GPS具有實(shí)時(shí)性，所以可以用于工程放樣中，而且精度可以達(dá)到厘米級；在實(shí)時(shí)GPS測量中，受到未知因素的限制而失鎖，也會(huì)在幾分鐘內(nèi)重新捕捉衛(wèi)星，從而完成整周未知數(shù)初始化，只要能接受到衛(wèi)星信號，可以全天24小時(shí)進(jìn)行觀測。

2在公路工程中的應(yīng)用

實(shí)時(shí)GPS具有精度高，只要能接受信號可以全天候工作的特點(diǎn)，所以現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到了公路工程中。

1.繪制大比例尺地形圖

傳統(tǒng)的方法來繪制大比例尺地形圖，是用經(jīng)緯儀和小平板來進(jìn)行操作的，，要先布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，精確的測出所選控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)后，再進(jìn)行碎部測量，最后根據(jù)碎部點(diǎn)坐標(biāo)，才能繪制大比例尺地形圖，需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且外業(yè)的工作量是相當(dāng)大的。如果采用實(shí)時(shí)GPS測量，只需要流動(dòng)站在每個(gè)碎部點(diǎn)上停一下，就可以實(shí)時(shí)的獲得這個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，在軟件系統(tǒng)中形成碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)，由繪圖軟件就可以繪制成大比例地形圖了，這樣大大地節(jié)約了外業(yè)工作量，不僅測圖的速度快，而且所繪制出圖的質(zhì)量也有所提高。

2、公路工程的控制測量

因?yàn)镚PS進(jìn)行測量時(shí)，所測的觀測點(diǎn)之間是不需要通視的，所以GPS控制網(wǎng)的圖形布設(shè)也比較隨意，點(diǎn)位置的選擇比傳統(tǒng)的控制測量簡單很多。但是點(diǎn)位的選擇上也應(yīng)注意周圍不要有高大的建筑物，高壓輸電線，大面積的水域等，因?yàn)橐陨线@些情況都會(huì)影響GPS接受衛(wèi)星信號的，所以要選擇在視野開闊的地帶。而且實(shí)時(shí)GPS可以實(shí)時(shí)獲得點(diǎn)位的坐標(biāo)，如果在觀測的過程中，所測精度過低的話，可以馬上重新采集數(shù)據(jù)，一直達(dá)到要求為止，所以在控制測量中如果采用實(shí)時(shí)GPS測量，會(huì)更方便、更靈活。

3、公路中線測量

公路施工通常是在現(xiàn)場標(biāo)定出公路的中線，采用實(shí)時(shí)GPS來進(jìn)行施工儀器，只要將設(shè)計(jì)人員提供的點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到到實(shí)時(shí)GPS中，這臺(tái)儀器的系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)定出所需放樣的點(diǎn)位，而且放樣的是點(diǎn)的坐標(biāo)，不具有誤差的累積性，道路中線上的所有點(diǎn)的精度都是一樣的。

4、公路斷面的測量

公路工程是一條三維的空間實(shí)體，所以在確定點(diǎn)的里程樁號后，還需要繪制縱橫斷面圖，這就需要采集縱橫斷面數(shù)據(jù)。采用傳統(tǒng)的方法采集縱橫段面數(shù)據(jù)是利用水準(zhǔn)儀、鋼尺，需要花費(fèi)大量的人力、物力。如果采用實(shí)時(shí)GPS來進(jìn)行縱橫斷面圖數(shù)據(jù)的采集，則工作量會(huì)減少很多。

5、公路工程的施工測量

實(shí)時(shí)GPS測量，具有強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)，可以很方便的在施工現(xiàn)場放樣點(diǎn)的坐標(biāo)、水平距離、角度以及坡度，施工測量的精度能達(dá)到厘米級以上，滿足公路工程施工精度的要求。

3結(jié)語

GPS測量是當(dāng)前世界上最先進(jìn)、最完善、最可行的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。而實(shí)時(shí)GPS測量不僅精度高，還具有實(shí)時(shí)性，所以更適用于高速發(fā)展的公路工程。

參考文獻(xiàn)：

[1]李仲，建筑工程測量.高等教育出版社，2014

[2]孔達(dá)，水利工程測量.中國水利水電出版社，2006

[2]施品浩.GPS定位作業(yè)模式探討.武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報(bào)，1992（2）：18～27

作者簡介：鄭麗娜（1974-），女，講師，從事道路勘測與測量工作。