GPS在公路工程测量中的应用

摘要：目前很多公路建设地形、地貌都相当复杂，而gps在公路控制测量中的成功应用，使很多原本复杂的问题简单化，使我国公路事业得到了健康发展。本文阐述了GPS 公路工程测量的优点，结合工程实例探讨了GPS在公路工程测量中的实际应用，展望了GPS 技术在公路工程测量中发展趋势。

关键词：GPS公路工程测量优点应用

中图分类号： [TU198+.2] 文献标识码： A 文章编号：

公路工程测量具有一定的独特性，这是因为公路路线一般均呈带状布置，跨越范围大，路线距离长，其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式，为满足测量精度的要求，人们在不断地改进测量工具和测量方法，GPS 的出现和应用对公路工程测量起到巨大的推进作用。目前GPS 测量技术在公路测设中主要用于建立公路工程测量控制网及动态RTK 测量。

一、GPS公路工程测量的优点

相对于常规的测量方法来讲，GPS 测量有以下优点：

1、测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS 这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS 卫星信号不受干扰。

2、定位精度高。一般双频GPS 接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS 测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50 公里的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100～500 公里的基线上可达10-6～10-7。

3、观测时间短。采用GPS 布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min 左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。例如使用Timble4800GPS 接收机的RTK 法可在5s 以内求得测点坐标。

4、提供三维坐标。GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。

5、操作简便。GPS 测量的自动化程度很高。目前GPS 接收机已趋小型化和操作傻瓜化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。

6、全天候作业。GPS 观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。

二、GPS在公路工程测量中的应用

GPS 测量具有高效率与高精度的优点，其在控制测量领域得到了广泛应用。随着GPS 接收机性能和数据处理技术不断完善，GPS 应用领域也不断拓宽。实时GPS 测量在公路工程中可以完成多种工作。

1、绘制大比例地形图

高等级公路选线多是在大比例尺（通常是1∶2000 或1∶1000）带状地形图上进行，用传统方法测图，先要建立控制网，然后进行碎部测量，绘制成大比例尺地形图。用传统方法测图不但工作量大而且速度也慢，花费的时间很长。而使用实时GPS 动态测量，构成碎部点的数据由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，在室内即可由绘图软件成图，而且采集速度快，可以大大降低测图的难度，既节约时间又可以省力，一举多得。

2、运用GPSRTK 技术进行公路中线测量

应用RTK 技术进行公路中线测量，其基本作业方法是：在路线控制点上架设GPS 接收机作为基准站，流动站测设路线点位并进行打桩作业。可以根据所设计路线的参数，利用路线计算程序和GPS 配套的电子手簿计算路线中桩的设计坐标。在流动站的测设操作下，只要输入要测设的参考点号，接着按解算键，显示屏可及时显示当前杆位和到设计桩位的方向与距离，移动杆位，当屏幕显示杆位与设计点位重合时，在杆位处打桩写号即可。这样逐桩进行，可快速在地面上测设中桩并测得中桩高程；并且每个点的测设都是独立完成的，不会产生累计误差。

3、公路纵、横断面测量

公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，不需要再到现场进行纵、横断面测量即可给出路线纵断面和各桩点的横断面。由于所用数据都是测绘地形图时采集来的，从而大大减少了外业工作时间。也可采用实时GPS 测量进行现场断面测量;与传统的方法相比较，实时GPS 测量在精度、经济、实用各方面都具有很明显的优势。如某公路是一条山岭重丘区一级公路，地形复杂，横断面方向落差大，而且山体较陡，传统横断面测设方法非常困难。运用GPSRTK 测量系统的测站之间无需通视，测量精度高、观测时间短。

4、用于密林、密灌地区路线控制测量

随着经济的发展，高等级公路开始向山区、重丘区拓展。这些地区人烟稀少，植被茂盛。成片的密林、密灌地区，水平方向通视困难，有时实施常规测量方法几乎不可能;使用GPS 进行路线控制测量在这方面就具有很明显的优势。

5、施工测量实时GPS 系统既有良好的硬件，又有极丰富的软件可选择精度可达到厘米级,施工中对点、线、面以及坡度等放样均很方便、快捷。

6、变形观测变形监测网具有毫米级的精度，比一般工程控制网高一个数量级

实践表明，如果用较长的观测时间，分几个时段进行观测，并采用强制对中，观测时天线指北等措施，长度不超过4km 的基线向量可达到2～3mm的精度。随着研究深化，GPS 广泛用于变形观测是完全有可能的。

四、GPS 技术在公路工程测量中发展趋势

进入21 世纪以来，GPS 的动态测量技术日渐趋于成熟，它所具有的高精度、快速度和强可靠性为我国的公路工程测量一体化的实现提供了强有力的保障措施。在本章节笔者单就GPS 的动态测量技术的应用前景做一阐述。

1、可以大比例尺带状地形图测绘

在实际的公路测量中，采用GPS 的动态测量技术进行地形图测绘,不需要点间通视,减少测量层次。只需要1 个人拿着流动站GPS 接收机在待测的地物地貌等碎部点上采集1 分钟的时间, 并通过动态测量技术操作手簿输入碎部点的特征编码及属性信息，这样，就可以得到碎部点的三维坐标。其次，再通过内业的数据传输和格式转换, 至专用绘图软件编辑成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息,采集速度快,因此大大降低了测图难度,既省时又省力。

2、可以优化公路勘测作业步骤

就目前的公路测量工作的环节来说，比较繁杂。如果我们采用GPS 的动态测量技术，就可以按照"静态与动态" 的作业方式实现一体化勘测目标。这种作业方式是将公路勘测工作分为静态作业和动态作业两大环节。静态作业是利用GPS 技术建立全线基础控制网, 提供高精度的框架,并为动态作业提供转换参数;动态作业就是利用RTK 技术,分段测量放样。它要求流动站分工明确,如有的负责测图,有的负责放样。其实质在于扩大RTK 技术的应用范围,其关键在于实时GPS 系统的数量。

3、可以实现道路断面放样工作

纵断面放样时, 先把需要放样的数据输入到电子手簿中，生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,随时可以到现场放样测设。横断面放样时,先确定出横断面形式，然后把横断面设计数据输入到电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点文件,储存起来,并随时可以到现场放样测设。因为所用数据都是测绘带状图时采集而来的,不需要到现场进行纵、横断面测量,大大减少了外业工作。必要时也可用动态GPS 到现场检测复核, 这与传统方法相比,既经济又实用,前景又广阔。

总之，GPS 在公路领域的应用前景是无限的。公路工程一般由路基工程、桥梁工程、沟涵排水工程、隧道工程等附属工程组成，构造繁杂，线路线型多变，施工里程一般较长，施工测量任务烦琐。GPS 测量技术以其定位精度高、测站之间无需通视、观测时间短、操作简便、实时监测，并能提供三维坐标的特点，在道路施工测量中发挥了无可比拟的作用。随着科技的发展，我们有理由相信，GPS 技术的普遍应用必将促进交通工作向着精确、高效、现代化的方向发展, 是今后交通工作中必不可少的工具，其广泛使用一定会取得很好的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 胡锐.浅谈实时GPS测量在公路工程中的应用[J]. 铁道建筑. 2008(11)

[2] 张延武.实时GPS测量在公路工程中的应用[J]. 中国高新技术企业. 2008(11)

[3] 刘旭,贾嘉.四川某公路工程控制测量思路探讨[J]. 科技创新导报. 2011(24)