GPS測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量的發(fā)展前景新探

楊凡

摘要：隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和各種新型測(cè)繪理論與相關(guān)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，我國(guó)傳統(tǒng)的測(cè)繪測(cè)量技術(shù)逐漸出現(xiàn)短板和技術(shù)上的不足等問(wèn)題，現(xiàn)用科學(xué)的測(cè)量技術(shù)來(lái)取代傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，而這項(xiàng)新技術(shù)就是GPS測(cè)繪技術(shù)。GPS測(cè)繪技術(shù)在我國(guó)許多行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，特別是道路測(cè)量方面，我國(guó)科研人員利用此技術(shù)攻克了以往的很多難題，本文內(nèi)容主要是探討GPS測(cè)繪技術(shù)在道路測(cè)量中的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：GPS測(cè)繪技術(shù)；道路測(cè)量；發(fā)展前景

伴隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和各種高新理論的實(shí)現(xiàn)，測(cè)繪行業(yè)來(lái)到了快速發(fā)展的階段，在道路測(cè)量方面取得了不小的進(jìn)展。例如測(cè)距儀、陀螺儀和其它測(cè)繪儀器、軟件的完善與革新，我國(guó)的傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)也因此進(jìn)行了較大的調(diào)整。GPS測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)今的道路測(cè)量任務(wù)中已實(shí)現(xiàn)全覆蓋，使得我國(guó)的測(cè)繪工作向更高精度、更高自動(dòng)化和數(shù)字化的方向發(fā)展。GPS測(cè)繪技術(shù)將在我國(guó)的測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展會(huì)愈發(fā)完善。

一、GPS測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

GPS是全球定位系統(tǒng)的英文縮寫。GPS技術(shù)的前身是于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃提出并研制，六年后正式投入商業(yè)市場(chǎng)營(yíng)運(yùn)。GPS系統(tǒng)采用5～6顆衛(wèi)星構(gòu)成星網(wǎng)運(yùn)行，每天最多可繞地球13圈，但當(dāng)時(shí)的GPS系統(tǒng)無(wú)法精準(zhǔn)定位且目標(biāo)高度無(wú)法探視。美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)部門在1967、1969和1974年分別發(fā)射一顆衛(wèi)星，并在這三顆衛(wèi)星上進(jìn)行原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，開啟了GPS技術(shù)實(shí)時(shí)、全球和全天候的導(dǎo)航，核爆與災(zāi)害監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通信等軍事目的時(shí)代。GPS系統(tǒng)具備定位精度高，多時(shí)數(shù)據(jù)匹配等優(yōu)點(diǎn)，故其的一個(gè)廣泛應(yīng)用是道路橋梁等工程的施工檢測(cè)和測(cè)量。

道路測(cè)量中使用GPS技術(shù)是利用其相對(duì)測(cè)地定位技術(shù)，相對(duì)測(cè)地定位技術(shù)的原理主要是：在GPS接收機(jī)間求一次差，GPS接收機(jī)與衛(wèi)星觀測(cè)歷元間求二次差，通過(guò)計(jì)算這兩次差分得出待定基線的長(zhǎng)；另外還有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：解出整周模糊度。根據(jù)最后的應(yīng)用方面不同分為靜態(tài)、快速靜態(tài)和RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)相對(duì)定位先是通過(guò)數(shù)量充足的觀測(cè)數(shù)據(jù)解出整周未知數(shù)，再對(duì)不同的載波相位觀測(cè)量進(jìn)行線性組合，兩者聯(lián)合對(duì)道路的測(cè)量精度達(dá)到很高級(jí)別，且內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理較簡(jiǎn)單，靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)現(xiàn)已廣泛用在高級(jí)別測(cè)區(qū)控制網(wǎng)的道路測(cè)量中?？焖凫o態(tài)相對(duì)定位則是在待測(cè)道路某一點(diǎn)定信號(hào)接收機(jī)連續(xù)觀測(cè)，另一顆衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)在同一點(diǎn)觀測(cè)幾分鐘，利用快速整周模糊度解算算法得到道路的相對(duì)定位數(shù)據(jù)。RTK改變以往的測(cè)量后坐標(biāo)解算方法，利用載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí)進(jìn)行坐標(biāo)解算，為各種道路控制測(cè)量帶來(lái)了新的測(cè)量原理和方法，野外作業(yè)效率得到大幅提高，是GPS系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)里程碑。

二、GPS技術(shù)在道路測(cè)量中的發(fā)展前景

隨著國(guó)家循環(huán)經(jīng)濟(jì)的提出與實(shí)現(xiàn)，加快了各行業(yè)的發(fā)展速度，作為國(guó)家基礎(chǔ)建設(shè)之一的高等級(jí)道路建設(shè)迎來(lái)空前的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，這意味著道路的勘測(cè)能力要求到下一個(gè)精度。相關(guān)的道路測(cè)量方法、道路設(shè)計(jì)軟件和理念較以往相比有了明顯的提升，目前的道路測(cè)量輸出圖已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了CAD平面化。在未來(lái)的道路測(cè)量中會(huì)加入新的元素，例如BIM（建筑信息模型）這類與現(xiàn)實(shí)模擬程度更高的技術(shù)；或者在已有軟件的前提下做后端開發(fā)，減少測(cè)量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移和數(shù)據(jù)輸出傳遞等過(guò)程，完全實(shí)現(xiàn)道路測(cè)量的“內(nèi)外業(yè)同步進(jìn)行”目的，該目的也是現(xiàn)今測(cè)量方法的期望目標(biāo)，是影響高等級(jí)道路測(cè)量的因素。在測(cè)量中因?yàn)榈匚锏孛驳牟豢筛淖冇绊懕仨毞磸?fù)修改測(cè)量方案，延長(zhǎng)了測(cè)量周期，引用GPS技術(shù)是解決問(wèn)題的首選措施。GPS技術(shù)不受作業(yè)條件和不可通視的影響，使用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)技術(shù)建立道路控制點(diǎn)總體方案，繪制帶狀地形圖、斷面圖和平面圖提供高效的方法，還可布設(shè)施工控制網(wǎng)從整體到局部進(jìn)行測(cè)量。

在上述的GPS應(yīng)用技術(shù)中對(duì)道路測(cè)量有著不同的發(fā)展引導(dǎo)作用，靜態(tài)作業(yè)模式下的道路測(cè)量主要用于道路變形監(jiān)測(cè)、國(guó)家大地測(cè)量和防汛工事監(jiān)測(cè)等高精度測(cè)量；快速靜態(tài)模式下的作業(yè)效率高和厘米級(jí)別的精度應(yīng)用在三、四級(jí)道路工程測(cè)量；RTK測(cè)量模式的實(shí)時(shí)快速，測(cè)量精度達(dá)到厘米級(jí)等優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用在道路信息采集測(cè)量和工程放樣中。

RTK測(cè)量定位技術(shù)是GPS應(yīng)用的一個(gè)重大突破，在道路測(cè)量方面有著廣闊的前景。單在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)因?yàn)榇植疃坏貌环倒ぶ販y(cè)，延長(zhǎng)了作業(yè)周期?，F(xiàn)在有一個(gè)解決方法是適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間來(lái)保證數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性，這樣的方法會(huì)減少測(cè)量粗差出現(xiàn)的次數(shù)但降低了GPS測(cè)量的速率。未來(lái)的RTK測(cè)量定位技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用是道路高精度勘測(cè)、施工中的數(shù)據(jù)監(jiān)理和地理信息系統(tǒng)的前端數(shù)據(jù)采集。全站儀也設(shè)有數(shù)據(jù)采集和道路測(cè)量的功能，但全站儀的工作環(huán)境要求比RTK的高，在一些客觀因素影響大或自然條件惡劣的地區(qū)還是使用RTK技術(shù)，可有效縮短測(cè)量周期，當(dāng)任務(wù)單位定在道路時(shí)就可讓RTK替代全站儀完成道路測(cè)量和導(dǎo)線鋪設(shè)等任務(wù)。

在我國(guó)的部分地區(qū)還是受到傳統(tǒng)測(cè)量方法和測(cè)量基礎(chǔ)不足的影響，道路測(cè)量工程開展難度大且效率低，方案設(shè)計(jì)的施工時(shí)限也較長(zhǎng)。表明我國(guó)的道路測(cè)量技術(shù)的發(fā)展需要技術(shù)和理論的進(jìn)一步引導(dǎo)，引用GPS技術(shù)要結(jié)合我國(guó)道路發(fā)展實(shí)情，充分考慮各種測(cè)量因素，做后端軟件和技術(shù)開發(fā)，推動(dòng)我國(guó)的道路測(cè)量事業(yè)發(fā)展。

三、總結(jié)

綜上所述，我國(guó)的道路測(cè)量迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)，所以在現(xiàn)有的測(cè)量方式上要進(jìn)行改善，引用GPS技術(shù)就是很好的方法。減少測(cè)量過(guò)程中的數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)抄步驟，革新道路測(cè)量的技術(shù)，軟件開發(fā)等方法是現(xiàn)今乃至以后道路測(cè)量的發(fā)展要求。引用GPS技術(shù)已經(jīng)是必然的發(fā)展方向，測(cè)量精度的提高和制訂符合我國(guó)多地區(qū)道路測(cè)量的方案是未來(lái)要解決的問(wèn)題，進(jìn)而創(chuàng)造出更好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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（作者單位：武漢二航路橋特種工程有限責(zé)任公司）