浅谈GPS在高速公路测量中的应用

摘要：在科学技术不断发展的今天,GPS公路测量技术给公路测量工作带来了全新的发展空间。GPS在公路测量中的运用,也改变了传统测量在远距离作业中的费时、费力等问题大大提高了公路测量工作的效率。因此，GPS测量对公路建设的作用是重要的、巨大的。本文对高速公路测量中GPS的应用进行了分析探讨。

关键词：GPS；高速公路测量；应用

中图分类号：U412文献标识码： A

一、GPS简要概述

GPS（GlobalpositioningSystem)月日全球定位系统启是一种卫星导航系统最初由美国军方研发而成。GPS最初主用于相关军事定位、数据测量等,由于其强大的数据测量能力,后面不断运用于民事、军事工程测量之中。在GPS系统的组成上,它主要由地面监控站、空间卫星,以及相关用户设备三大部分组成。在地面监控站方面启主要由监测站、控制站,以及相关的辅助基站组成。在空间卫星上,它主要由24颗卫星组成其中21颗是工作卫星,另外3颗为备用卫星。在用户设备方面,它主要是由相关数据接收终端、数据分析处理软件设备组成。在GPS的测量方法中主要分为动态测量与静态测量两种,与传统使用水准仪、经纬仪相比GPS在测量精度、测量速度上都有明显优势,且大大减少了人力成本的支出。

二、GPS测量工作的技术优点

GPS系统采用三角原理进行定位是一种高轨道多星测量体制,它主要利用距离交会法原理进行定位、测量工作。作为全球性质的测量与导航系统其测量工作主要具有以下优点:

具有全球性、全天候测量的优点。GPS系统的24颗卫星分布全球各个角度在地球上的任何位置都可以进行测量。传统人工测量需要利用测量仪、水准仪等各种工具进行户外操作,如果遇到恶劣天气测量工作是无法正常进行的。然而,对于GPS测量,它完全不受天气影响河在任何时间有效进行数据的测量工作。

测量点之间无需通视的优点。GPS测量的两点之间不需要进行通视核对数据信息厂般对测量的几何形状也没有明确的限制要求。基于测量点之间的无需通视、测量形状图形的无限制性等,这使得GPS测量工作在选点上可以自由设定。因此更具测量上的灵活性。

具有观测速度快的优点。传统的人工测量对于较近距离的测量在观测速度上还有一定的时间性,对于距离太远的测量,观测时间的长短是无法估计的。在GPS测量的观测速度上在保证测量精度的条件下对于一条基线所需要的观测时间可缩短到数秒时间内。

测量功能齐全的优点。在GPS测量功能的齐全性上,它主要是指GPS测量可同时测量平面位置信息与高度信息,完全性的动态实时测量。

测量工作定位精度高的优点。在GPS的测量精度上,如果采取相关载波技术进行测量定位其精度可高达毫米级。

测量操作简便性的优点。GPS测量工作的数据观测、数据采集、数据记录等都是各仪器自动完成的。因此GPS测量工作的自动化作业程度高具有测量工作上的简便、方便等优点。

二、公路工程控制测量的发展情况

在公路工程控制测量中G PS得到广泛的应用，在公路工程建设前期需要对公路路线情况进行勘测并设计，公路控制测量是为路线勘测设计提供基础数据的前提。近几年来，我国公路建设取得了不错的成绩，这与路线勘测有着密切的关联，由于国内公路建设具有规模大、施工周期长的特点，通过了解线路情况便于合理设计公路工程施工图，采用一般的技术手段难以满足高精度要求。在公路工程控制测量中使用G PS，能够解决布网困难、精度要求的问题，二十一世纪以来，我国大部分公路工程部门采用G PS技术进行公路控制测量，例如江苏徐连高速公路及宁通公路、云南元磨公路、新疆乌奎高等级公路等，又如广东某家公路工程公司在高程控制测量中采用G PS进行水准测量。在实际的测量工作中G PS技术发挥出重要的作用，我国在公路建设中采用G PS技术逐渐建立线路首级高精度控制网，现已在青银高速公路、广惠高速公路、沪宁高速公路等公路控制测量中取得了不错的成绩。

在公路控制测量的过程中，采用两台以上的G PS接收机进行静态连续性的观测，获得大量的相关数据，对这些数据进行分析、处理后，获得两点的三维坐标差，根据一点坐标值就可计算出另一点的坐标值。此种方法定位精度较高，适用于高精度测量领域，例如大地测量、形变监测等。由于G PS技术具有精度高、观测时间短、操作方便、作业效率高等优点，在现代化公路控制测量中得到广泛的应用，随着对G PS技术研究的深入，在公路工程控制测量中的应用范围越来越广，能够为公路工程控制测量提供更好的技术支持，推动公路工程控制测量的发展。

三、GPS定位技术在公路工程控制测量中的应用

在实际的公路工程控制测量中主要采用G PS的静态功能及动态功能，前者是指通过接收卫星数据，确定地面测量目标的三维坐标，后者是指通过卫星系统将已知的三维坐标位置放样至现场地面上。本文首先以某市省路网改造工程为例，在省道控制测量中采用G PS系统，使用静态相对定位技术，通过公路工程勘察设计专家数次验证后，确定G PS技术定线测量精度满足实际的设计精度要求。在省道线路控制测量中，由于省道环境比较复杂，通视条件不好，在建立布网方案时，将已知的控制点作为起算点进行测算。省道线路控制网采用测边网，利用全站仪、经纬仪、测距仪等工具作大地测量，高程测量法采用测距三角高程，严格按照相关设计要求来开展作业，所有外测数据均经数据处理后，作平差计算。根据原定的设计方案开展G PS静态测量法，将三台G PS接收机放置在设定位置，使其对卫星信号进行静态连续测量，测量完成后经数据处理作平差计算，获得某一具置的坐标值。将大地测量法、G PS静态测量法的测量结果作对比观察，重点观测测量误差、坐标转换数学模型误差等内容，发现两种测量结果存在差异，但三维坐标差值均上下浮动不超过十毫米，符合设计规范内的精度要求。

以某省开发区新建工程中，采用G PS动态测量法，某省开发区新建工程环境比较复杂，通视条件有限，地处偏远，远处有视野可及的茂密森林，未达到高等级公路导线要求，与设计规范要求不符。在公路工程施工准备前期采用G PS-RTK动态测量对此路段进行勘测，对中线进行恢复和校核，建立两个已知控制点为基准点，设立两台G PS接收机在控制点上，其中一个基准点设置G PS基准台，测量多点的三维坐标，测量时间为五秒，并根据所测的坐标数据计算其边长值。为验证本次公路控制测量精度，将其与既往加密的控制点坐标值进行对比观察，通过一番对比后，采用G PS动态测量法测量基线有十四条，其最大边长值误差是十六毫米，控制点坐标测量点为七点，三维坐标元素为二十七个，上述数据均符合设计规范内的精度要求。在公路工程控制测量中采用G PS-RTK动态测量，能够获得理想的测量结果，G PS测量技术具有作业效率快、精度高、观测时间短的优点，G PS测量技术可广泛应用于高等级公路工程控制测量中。

结束语

综上所述，我国公路工程建设力度不断加大，G PS技术具有宽广的应用前景，虽然在实际的公路控制测量工作中，G PS技术易于受到其他因素的影响，存在许多的问题与不足，为了提高测量结果的精确度，还需加强对测量结果进行精度检查。本文通过实践证明，G PS测量技术不仅具有作业效率快、观测时间短的优点，测量结果趋于理想，G PS测量技术将满足现代化公路工程控制测量的要求，随着科学技术的进步与发展，今后的G PS技术能够为公路控制测量提供更好的服务。

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