GPS技術(shù)在高速公路測(cè)繪工作中的應(yīng)用

梁進(jìn)鋒

（中交二公局第一工程有限公司，湖北武漢 430000）

隨著建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，公路設(shè)計(jì)和建設(shè)工作愈發(fā)向著數(shù)字化的方向發(fā)展，部分設(shè)計(jì)和施工軟件的應(yīng)用對(duì)數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品的依賴較高。高速公路項(xiàng)目開(kāi)展過(guò)程中，建立從勘測(cè)到后期管理的系統(tǒng)化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，減少數(shù)據(jù)輸入、轉(zhuǎn)抄等中間環(huán)節(jié)，是促進(jìn)高速公路設(shè)計(jì)建設(shè)技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵。在當(dāng)前高速公路建設(shè)中，GPS的應(yīng)用克服了傳統(tǒng)測(cè)量方法的缺陷，有助于提高公路建設(shè)質(zhì)量水平和效益水平，GPS技術(shù)的應(yīng)用是公路測(cè)量的重大進(jìn)步。

1 常規(guī)測(cè)量方法的缺陷

所有公路線路都是帶狀或條狀，傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用常規(guī)導(dǎo)向方法進(jìn)行測(cè)繪，如附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線。針對(duì)長(zhǎng)達(dá)隧道、大規(guī)?；蛘咛卮笠?guī)模橋梁，常應(yīng)用現(xiàn)行鎖或者三角網(wǎng)等測(cè)繪形式。

（1）導(dǎo)線長(zhǎng)度無(wú)法滿足要求。

測(cè)繪過(guò)程對(duì)導(dǎo)線長(zhǎng)度有非常嚴(yán)格的規(guī)定，對(duì)于高速公路，導(dǎo)線長(zhǎng)度必須達(dá)到以及導(dǎo)線要求，在實(shí)際測(cè)繪作業(yè)中，這類要求難以達(dá)到，經(jīng)常出現(xiàn)超規(guī)范測(cè)繪。

（2）系統(tǒng)不兼容。

測(cè)繪工作中，搜集的起算點(diǎn)數(shù)量較多，且不同的起算點(diǎn)形式混合在一起，難以滿足系統(tǒng)兼容性問(wèn)題，對(duì)測(cè)繪質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響。

（3）無(wú)法找到關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)。

為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，部分地區(qū)進(jìn)行了重新的規(guī)劃和建設(shè)，使得原有的一些建筑物被拆除或破壞，在這些區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，找不到關(guān)聯(lián)測(cè)點(diǎn)，無(wú)法保證公路測(cè)繪質(zhì)量。

（4）通視難度大。

地面通視難度大，不能保證常規(guī)測(cè)繪工作的正常實(shí)施。常規(guī)測(cè)繪的測(cè)繪控制點(diǎn)一般要求設(shè)置在距路線的300 m范圍內(nèi)，所以地面通視難度較大，尤其是大范圍密林附近，給常規(guī)性測(cè)繪工作的開(kāi)展帶來(lái)較大的阻力。

2 工程概況

本文工程施工段全長(zhǎng)約11.570 km，正線占線路總長(zhǎng)的70%，總長(zhǎng)8 071 m；該路段中包含橋梁13座，橋梁總長(zhǎng)度為2 725 m，橋梁長(zhǎng)度占線路全長(zhǎng)的24%；隧道1座，長(zhǎng)度771 m，占線路總長(zhǎng)的6.57%。

包含服務(wù)區(qū)1處、互通1處、涵洞18個(gè)、通道14個(gè)、天橋1個(gè)；該工程段的總造價(jià)約6.5億元，該路段工程施工應(yīng)用的測(cè)繪技術(shù)為GPS技術(shù)。

項(xiàng)目建設(shè)指標(biāo)如表1所示，主要的測(cè)試儀器和質(zhì)檢設(shè)備如表2所示。

表1 項(xiàng)目建設(shè)指標(biāo)

表2 主要測(cè)試儀器及質(zhì)檢設(shè)備

3 試析在高速公路中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)

GPS測(cè)繪技術(shù)在高速公路測(cè)繪工作中的應(yīng)用主要有兩種形式，即GPS靜態(tài)定位與動(dòng)態(tài)測(cè)放。前者主要是通過(guò)反復(fù)接受衛(wèi)星信息觀測(cè)某個(gè)位置的三維坐標(biāo)完成測(cè)繪。后者主要是利用衛(wèi)星系統(tǒng)建立控制參數(shù)，在地面上實(shí)地放樣已知三維坐標(biāo)點(diǎn)。

3.1 GPS點(diǎn)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)高速公路每一個(gè)標(biāo)段的實(shí)際線路情況建立GPS控制網(wǎng)，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)該控制網(wǎng)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。在高速公路測(cè)繪控制工作中，GPS控制網(wǎng)是非常關(guān)鍵的內(nèi)容。本項(xiàng)目中，布設(shè)相互通視GPS點(diǎn)的時(shí)候，沿著路線每隔5～10 km的距離為最佳，可以有效保證測(cè)繪質(zhì)量，提高測(cè)繪速度。

另外，在GPS選點(diǎn)、埋石過(guò)程中，都應(yīng)嚴(yán)格控制選線和工作人員，并且嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范，合理設(shè)置選點(diǎn)和埋石部位。在GPS控制網(wǎng)加密中，應(yīng)該根據(jù)GPS點(diǎn)將路線分隔成若干段分別開(kāi)展測(cè)量，保證各個(gè)路段的導(dǎo)線都能在GPS點(diǎn)上開(kāi)始和結(jié)束[1]。

3.2 GPS測(cè)量技術(shù)中的靜態(tài)定位功能

在設(shè)計(jì)高速公路時(shí)，應(yīng)配合應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)和公路首級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了更好地將GPS測(cè)量技術(shù)中的靜態(tài)定位功能充分發(fā)揮出來(lái)，不僅為公路設(shè)計(jì)提供正確的導(dǎo)線點(diǎn)，還應(yīng)當(dāng)做好復(fù)合和加密。

另外，在設(shè)計(jì)高速公路時(shí)，需要重新布設(shè)GPS點(diǎn)，可以給出相應(yīng)導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)，并保證坐標(biāo)的精確程度，如果導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)精度不達(dá)標(biāo)，需要先做平差，再確定數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)精確度。

3.3 在動(dòng)態(tài)測(cè)放測(cè)量技術(shù)中的動(dòng)態(tài)測(cè)量功能

動(dòng)態(tài)測(cè)放功能的發(fā)揮必須借助GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的相互結(jié)合，該功能屬于典型的技術(shù)定位范疇。應(yīng)用GPS技術(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)量功能，可以科學(xué)合理地布置不同等級(jí)線路的平面控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還可以完成路線中線等方面的測(cè)放，尤其是高速公路正式施工時(shí)，必須應(yīng)用動(dòng)態(tài)測(cè)放功能做好前期的施工放樣工作。

除此之外，還可以借助基站或者流動(dòng)站的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行測(cè)繪，如果施工條件和施工時(shí)間允許，施工團(tuán)隊(duì)還可以建設(shè)永久性基站，保證施工放樣工作的實(shí)時(shí)性。永久性基站的應(yīng)用一般不會(huì)受到環(huán)境、時(shí)間等方面因素的影響，對(duì)于節(jié)約作業(yè)時(shí)間、保證項(xiàng)目效益具有積極的意義。

3.4 應(yīng)用GPS進(jìn)行公路路線控制測(cè)量

GPS接收機(jī)是高速公路線路測(cè)繪測(cè)量工作中經(jīng)常應(yīng)用的設(shè)備之一，是一種非常重要的設(shè)備。應(yīng)用該設(shè)備的時(shí)候，務(wù)必保證設(shè)備性能的穩(wěn)定性和可靠性，GPS接收機(jī)的檢驗(yàn)內(nèi)容主要有一般性檢驗(yàn)、實(shí)測(cè)檢驗(yàn)和通電檢驗(yàn)。

隨著國(guó)內(nèi)高速公路建設(shè)水平的不斷提升，我國(guó)公路建設(shè)企業(yè)開(kāi)始應(yīng)用GPS接收機(jī)，市面上常見(jiàn)的GPS接收機(jī)主要有兩種類型，即單頻與雙頻。雙頻接收機(jī)的應(yīng)用不受時(shí)間和地點(diǎn)的影響，邊長(zhǎng)超過(guò)20 km，也可以有效消除電力誤差給點(diǎn)位坐標(biāo)所帶來(lái)的影響。實(shí)際測(cè)繪中，工作人員可以在較短的時(shí)間完成整周模糊值的計(jì)算，節(jié)省了公路觀測(cè)時(shí)間，提高了公路測(cè)繪效率。

3.5 GPS技術(shù)在加密控制點(diǎn)的應(yīng)用

在加密控制點(diǎn)工作中，GPS技術(shù)的應(yīng)用要求工作人員必須提高控制點(diǎn)的布設(shè)密度，控制點(diǎn)的布設(shè)精密程度也會(huì)得到顯著提升。實(shí)際測(cè)繪工作很容易受到原有平面網(wǎng)絡(luò)中控制點(diǎn)的影響，使得GPS技術(shù)的測(cè)繪精度有所降低。為了降低或者消除這類影響，可以提前應(yīng)用GPS技術(shù)做好控制點(diǎn)的定位，準(zhǔn)確找出坐標(biāo)點(diǎn)，完成加密[2]。

3.6 GPS技術(shù)導(dǎo)線控制和測(cè)量在植被茂密地區(qū)的應(yīng)用

高速公路測(cè)繪工作在實(shí)際進(jìn)行中，會(huì)遇到各種地形，在不同的地形區(qū)域中，測(cè)繪工作的難易程度也存在差異，如植被茂密區(qū)在高速公路測(cè)繪工作中經(jīng)常遇到，針對(duì)這類區(qū)域的測(cè)繪，傳統(tǒng)常規(guī)測(cè)繪方法的應(yīng)用難度較大，無(wú)法保證準(zhǔn)確率，如果應(yīng)用GPS導(dǎo)線控制測(cè)量方法應(yīng)用，可以有效解決通視困難的問(wèn)題，提高測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性和測(cè)繪工作的效率。

首先保證視距，提前確定視距，根據(jù)既定的視距設(shè)置GPS控制點(diǎn)，采取必要的措施對(duì)確定的控制點(diǎn)進(jìn)行通視加密處理，完成上述工作后，可以在兩個(gè)相鄰的控制點(diǎn)范圍內(nèi)開(kāi)展放線測(cè)量工作。針對(duì)植被比較茂盛的區(qū)域，上述方法同樣適用[3]。

4 GPS在公路測(cè)量中應(yīng)用前景

（1）GPS測(cè)繪技術(shù)操作過(guò)程簡(jiǎn)便，測(cè)繪結(jié)果精度較高，不容易受到外界因素的影響，即使在大地點(diǎn)破壞、地形條件復(fù)雜的地區(qū)也可以應(yīng)用。

（2）GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用幾乎不受人為因素的影響，不僅可以提高測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)程度，還可以提高測(cè)繪工作的工作效率。所有的數(shù)據(jù)處理都由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制和完成，自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)處理和計(jì)算結(jié)果，提升了測(cè)繪數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確程度。

（3）在高速公路勘測(cè)階段，GPS測(cè)繪技術(shù)具有非常廣闊的應(yīng)用前景，在短時(shí)間內(nèi)就可以完成縱斷面地形測(cè)量、地形圖測(cè)繪、橫斷面測(cè)量及中樁測(cè)量等工作，精度高達(dá)1～3 cm，測(cè)繪工作的效率、測(cè)繪結(jié)果的精度，都優(yōu)于其他常規(guī)的測(cè)繪方法。

（4）高速公路測(cè)繪和建設(shè)工作中，GPS靜態(tài)定位和RTK技術(shù)的配合應(yīng)用，可以大幅度降低工作人員工作強(qiáng)度，有效提高測(cè)繪精度，同時(shí)還能降低測(cè)繪成本，對(duì)于保證項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益具有積極意義。

5 結(jié)語(yǔ)

與其他測(cè)繪技術(shù)相比，GPS技術(shù)具有一定的先進(jìn)行，該技術(shù)可以完成復(fù)雜環(huán)境下的測(cè)繪工作，同時(shí)測(cè)繪結(jié)果準(zhǔn)確性較高。本文結(jié)合實(shí)例，對(duì)GPS技術(shù)在高速公路測(cè)繪工作中的應(yīng)用展開(kāi)了詳細(xì)的研究，施工實(shí)踐證明，GPS技術(shù)的應(yīng)用，節(jié)省了大量的測(cè)繪實(shí)踐，能夠有效保證項(xiàng)目工期。