略论GPS定位技术在公路工程中的应用

摘要：GPS定位技术是一项有着广泛应用前景的高科技技术，其定位精度高、观测时间短、操作简便等特点对于经典测量技术来说是一次重大突破。当前，GPS定位技术在公路工程中主要应用于公路控制测量、公路测设和桥、隧形变监测等方面。我国正处在一个基础设施、交通运输等项建设飞速发展的时期，随着GPS技术的进一步发展和完善，它必将在我国公路工程和公路管理中迅速普及。

关键词: GPS定位技术；公路工程；应用现状；前景

中图分类号：P228文献标识码： A

一、GPS定位技术简介

GPS全球定位技术是一项有着广泛应用前景的高科技技术，是美国国防部主持开发的第二代全球卫星导航定位测时系统。自1978年2月22日第一颗GPS试验卫星的发射成功，经历了二十余年的研究、试验和开发，目前该系统己全部建成并投入使用。随着GPS技术的进一步发展和完善，这一技术必将将在我国公路工程和公路管理中迅速普及。 GPS定位技术是集数据传输、应用软件、微机处理和通讯、自动化控制于一体的综合性技术。全球定位系统的空间卫星星座由24颗卫星组成，其中包括3颗备用卫星。GPS卫星空间配置保证了在地球上任何地点、任何时刻均能至少可同时观测到4颗卫星，加之卫星信号的传播和接收不受天气的影响，因此GPS是一种全球性、全天候的连续实时定位系统。

目前GPS技术己深入到我国的资源勘察与开发、国土利用与规划、基础测绘和工程建设、交通管理和安全防范等领域，并正向社会发展的广阔领域渗透。就测量行业，CPS技术的应用无疑是一次革命性进步，它与经典测量相比主要有以下特点：（1）定位精度高。一般双频CPS接收机基线解精度为5mm+ 1ppm ，随着距离的增长，CPS测量的优越性愈加突出。（2）测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题，CPS这一特点使得选点更加灵活方便。（3）观测时间短。目前发展的短基线快速相对定位法，其观测时间仅需几分钟。（4）提供三维坐标。CPS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。（5）操作简便。CPS测量的自动化程度很高，卫星的捕获、跟踪观测等都由仪器自动完成。（6）全天候作业。CPS观测一般不受天气状况的影响，可在任何地点、任何时间连续地进行。所以，CPS定位技术的发展对于经典测量技术来说是一次重大突破。

二、 GPS定位技术在公路工程中的应用现状

我国自80年代末石油部、总参测绘局、国家测绘局等陆续进口了GPS接收机并展开了各方面的研究工作。进入90年代后，我国的一些公路勘测设计单位购置了GPS接收机，例如交通部第一勘测设计院、江苏省交通规划设计院等购置了GPS接收机并应用于实际工作中。GPS在公路工程中的应用主要包括三个方向：公路控制测量、公路测设和桥、隧形变监测。

（一）公路控制测量

公路控制测量是路线勘测设计的基础，随着高等级道路的兴建，对路线勘测提出了更高的要求，用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求，而GPS高精度的特点正好可以满足这一要求。20世纪90年代中期，许多公路工程部门开始了GPS定位技术在公路控制测量中的应用和研究。GPS技术也同样应用于特大桥梁和隧道贯通的控制测量中，由于无需通视，可构成较强的图形结构特别是对常规测量中无检核的支点的量测提供了方便。在公路控制测量中通常采用静态相对定位技术。由于静态相对定位精度高，因此广泛应用于大地测量、形变监测等高精度测量领域。随着应用理论研究的深入以及作业规范的建立和完善，静态相对定位技术将会更好的为公路工程中的控制测量服务。

（二）公路测设测量

公路测设测量相对公路控制测量，测量的精度要求较低、实时性要求较高。随着GPS动态定位技术的发展，GPS也在公路测设测量中发挥重要作用。动态GPS应用于道路勘测在国内才刚刚起步，国外在这方面的研究已经开展并取得了一些成果。在公路测设测量中通常采用RTK定位技术。RTK技术可与常规全站仪相结合，充分发挥GPS无需通视以及常规全站仪灵活方便的优点，把两者相结合，可满足公路工程各种场合测量工作的需要，并大大加快观测速度，提高观测质量，形成新一代的线路勘测系统。

（三）桥、隧形变监测

利用高精度定位技术可进行桥、隧的形变监测。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台捷联式惯性系统、两台GPS接收机和一台微机，用于公路线形的测定，为养路工作服务，我国也开始了用GPS技术进行桥隧的形变监测的尝试。美国德克萨斯州立大学应用研究实验室为美国联邦公路管理局的一项非破坏性检测评估计划研制了以GPS为基础的桥梁观测系统。该系统已经成功地完成了对美国两座大型公路桥梁的试验性观测。

三、GPS在公路工程中的应用前景

GPS全球定位技术是一项有着广泛应用前景的高科技技术，也是集数据传输、应用软件、微机处理和通讯、自动化控制于一体的综合性技术。我国正处在一个基础设施、交通运输等项建设飞速发展的时期。大批的桥梁等结构工程在近些年里迅速出现，为确保各种工程在这样一个高速增长期的施工质量和以后的使用质量，需要有大批的测量人员对大量新建和早期年久的结构工程进行连续的变形观测。因此，如何立足于中国目前的经济状况，建立起大量精确、方便、高效、价廉的观测设备是各级交通管理部门要考虑的一项重要内容。在今后的若干年里，我国城市道路交通拥挤现象会越来越严重。GPS技术在智能化公路管理系统中是一项重要技术。当前，我国在无线通讯、数据传输、计算机应用等领域的发展已具有相当规模。因此，广泛采用GPS定位技术，提高公路工程的施工和交通管理水平是有一定的应用基础。随着GPS技术的进一步发展和完善，有着广阔应用前景的这一先进技术必将在我国公路工程和公路管理中迅速普及。

参考文献：

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[2] 初东．GPS在公路工程测量中的应用研究[D]．长安大学硕士学位论文，2005．

[3] 陈晓瑞等．论全球定位系统(GPS)在公路测量中的应用[J]．三晋测绘，2001

[4] 张新建．全球定位系统GPS在公路测量中的应用[J]．交通科技，2001（５）．