高速公路工程测量中GPS的应用

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摘要：全球定位系统（GPS）是美国在上世纪90年代研发并投入使用的卫星导航定位系统。GPS可进行高效、精确的测量。本文在对这一系统的组成和特点阐述的基础上，对其在高速公路测量中的应用作了研究和说明。

关键词：GPS；测量；应用

Abstract: the global positioning system (GPS) is the United States in the 1990 s research and development and put into use satellite navigation and positioning system. GPS can be efficient and accurate measurement. In this paper the system composition and characteristics on the basis of the highway to the measurement of the application to the study and interpretation.

Keywords: GPS;survey; application

中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：

最近几年，全球定位系统在公路工程测量得到广泛应用和迅速推广。这取决于于 gps 系统能够向全球用户全天候连续提供高精度的三维坐标的优点。并且，三维速度和时间信息等技术参数给民用工程领域带来巨大便利。 本文首先介绍GPS 系统的组成以及工作原理。然后对其在公路工程测量中的应用做说明。

1GPS 系统的组成及优势

GPS 系统由三大板块组成，分别是空间卫星星座、地面监控站及用户设备，具有以下优势：

1.1定位精度高

一般双频GPS 接收机基线解精度优于红外仪精度，为 5mm+1ppm。但总体而言，GPS 测量精度与红外仪相差不多，GPS 测量的优越性随着距离的增大表现出来。实验证明，在小于 50km 的基线上，其相对定们精度可达 12×10- 6，而在100km~500km 的基线上可达 10- 6~10- 7[1]。

1.2 测站之间无须通视

测量学发展历程中，一直受测站间相互通视难题的困扰。对与测量技术人员来说，在地形复杂的地区找通视点尤其困难。利用GPS测量使得测站之间无需通视。因此，选点更加灵活方便，但是为了便于接收信号测站点附近必须保证宽阔。

1.3 操作简便

高自动化是GPS 测量的一大特点。现在GPS 接收机已变得越来越小，并且智能操作也更加简单。这对观测人员的技术水平要求不像以前那么严格了。测量仅是将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测。利用数据处理软件处理相关数据后测点的三维坐标即可得出。而如卫星的捕获、跟踪观测等其他测量工作也全部由仪器自动完成[2]。

1.4 观测时间短

每个测站上的观测时间在采用GPS布设控制网时，一般可控制在在30min~40min 左右。快速静态定位方法的采用大大缩短了观测时间。例如使用 Tmi ble4800GPS 接收机的 RTK 5秒内即可求得测点的三维坐标。

1.5 全天候作业

GPS 可在任何时间和任何地点连续地时行施测，不受天气和地理环境的影响，这也是很多施测单位和技术人员选用GPS测量的主要原因。

2公路GPS控制网的建立及控制体现

按GPS 控制网规程要求每半米到1米之间间设一控制点，控制网等级参照公路等级确定。在确定布网方案之后选点、埋石，实测，后期利用软件处理数据、评定精度，根据实测的结果进行平差计算。整个过程在精度达到相应等级标准后结束，这便能够建立起高速公路的 GPS控制网。

控制的设立，主要目的可以体现在以下几个方面：（1）公路航拍图按照现有的GPS控制网调整控制的过程和相应的控制区的宽度;②公路勘测阶段，可以大大提高分类的准确性和原始数据的准确性;③在施工阶段，根据设计要求，GPS控制网可以实地放样以及构造物放样;④对公路的道路建设可用GPS控制进行有效改造和有效转换。

3GPS在高速公路工程测量工作的应用

公路工程的测量主要应用了GPS的两大功能：一是静态测量，另一个是动态测量。

3.1 GPS控制网建立的过程

对与路线走向，在收到测绘任务后首先进行的初步调查和了解。落实GPS点的位置，确定可不可以在测线附近进行复测（利用高水平的GPS点）。根据道路等级，沿线地形地貌，地理环境布局GPS控制网。并且根据经营卫星接收的各种因素优化设计精度要求。加密。因为作为道路主管控制的GPS控制网，要求必须使用其他测量方法在每一个5—10公里处布设一个点。实际上只有三个GPS观测点可架设GPS仪器观察，确定三个点的坐标。根据本身通常用于测量道路最佳的接收器的特点，同时可以观察到4个GPS点，这样可以大大加快了测量速度范围。 GPS点的选线和控制点，选择点和易于使用和申请后，根据规格埋石，埋后做好标记。常见的4个GPS点观测时间，有效观测卫星总数应满足监管要求，一般观测时间和观测卫星有效数量的规定外，应符合规范的要求在同行业中观察到适当水平[3]。

外业观测结束后，GPS数据传入计算机，使用适当的数据处理和数据分析软件，进行实地观察，一般过程分为基线解算和检查的GPS控制网平差计算两个步骤。然后，接收与处理软件作相应调整，不同类型的接收和处理软件，在不同的格式生成的数据，但通过国际标准格式（RINEX）转换，然后根据不同格式的数据结果精确数据，按照每一个模型选择软件和调整的结果，要求精度高，这是选择软件最简单、方便的处理方法。最好能提供一个调整的全面报告，人性化的调试，并最终获得数据处理的更好的结果。首级GPS控制网，使用全站仪测量附合导线加密路线的GPS点分布划分成几个部分，每个部分分别连接导线测量，以确保每个部分连接导线开始GPS点，并最终对GPS点。最后，每个连接遍历数据传输到电脑的角度，从调整，得到最终的结果。

3.2 动态 GPS 技术在公路工程测量中的应用

动态GPS技术在公路勘察中主要在实时动态定位技术方面进行公路勘察。实时动态定位技术是基于载波相位观测值的实时差分全球定位系统（RTDGPS）技术为基础，这是GPS测量在公路工程technologya突破，有广阔的发展空间，实时动态定位系统（RTK技术）由一个基站和流动站，无线数据通信实时动态测量，原则是保证是作为参考点。作为一个通过无线电发射设备，同时接收卫星信号，安置接收的卫星接收机站的连续观测的基准站接收机，采取精确控制点的位置，观测数据基站。根据计算结果相对定位的原则，实时三维坐标站和测量精度，使用户能够实时监控的测试点数据的观测和基线解算结果，根据精确规格的测试缩短观测时间，从而减少冗余观测，提高了工作效率。 GPS静态定位和动态结合的方法，在工程单位可以有效的完成公路平面控制测量精度。施工中使用传统的方法和GPS技术与生产过程相结合，可以大大降低工作成本，提高工作效率。跟踪能力与发展的GPS初始化时间越来越短，以及越来越高的准确性，越来越强的可靠性并且具有良好的价格优势。预先控制和测量过程中，对施工程单位的复杂问题带来极大的方便。

6结束语

本文通过GPS技术在公路工程测量中的应用做了分析研究，概括起来就是：①具有精度高，其业务摆脱距离的限制，非常适合国家大地严重受损地区，地形复杂和困难地区以及全国重点GPS运营项目区。②GPS测量可以大大提高工作质量和取得的成果，这是不受制于人为因素，由微电子技术，计算机控制整个操作完成，自动记录，自动数据采集和预处理，自动调整处理。③GPS可大大降低劳动作业强度，减少了该领域的工作量，提高运营效率，与一般的测量效率相比GPS的调查工作效率高出三倍;④对GPS测量精度高的平面测量同高精度GPS测量一样，特别是在当前公路逐渐向山地丘陵，区域延伸，实施常规的几何水准有困难，因为这些地区的地理条件和地形复杂。GPS高程测量的是一个有效的方法，GPS在公路上测量中存在广阔的发展前景。

GPS技术在公路工程中的调查分析，可以归纳为：①具有精度高，其业务的距离限制，非常适合国家大地严重破坏的地区，地形复杂和困难的领域，以及在关键国家GPSoperation项目区。 ②GPS测量可以大大提高质量的工作和取得的成果，这是不是由其他因素的控制，微电子技术，计算机控制整个操作是完整的，自动记录，自动数据采集和预处理，自动调整加工。 ③全球定位系统，可以大大降低劳动作业强度，减少该领域的工作量，并提高运营效率，GPS调查工作效率与测量效率高出3倍;④测量精度高，表面的GPS测量与高高精度GPS测量，逐步向山区和丘陵，特别是在道路，规则的几何标准的区域扩展困难，因为这些地区复杂的地理条件和地形。 GPS高程测量是有效的方法，GPS测量在公路上，有广阔的发展前景。

参考文献

[1]武建华,辛红芳. GPS在秦岭隧道群控制测量中的应用[J].北京测绘,2008,(01)

[2]陈睿. GPS-RTK技术在地质勘查工作中的应用[J]. 北京测绘, 2010,(03)

[3]金玲玲. GPS在高速公路工程测量中的应用[J]. 安徽建筑, 2010,(02)