1、浅谈公路勘测中 GPS的重要作用 摘 要 结合 GPS 测量的特点及工程实例，比较公路勘测中 GPS 测量与常规测量的优劣，以及 GPS 在测量中自己的体会。 Abstract: Combined with GPS measurement characteristics and engineering example, comparative survey of highway GPS measurement with conventional measuring advantages and disadvantages, and GPS in the measurement of his e
2、xperience 关键词 GPS；控制测量；公路勘测 中图分类号： U212.2 文献标识码： A 文章编号： Key Words: GPS, control survey; survey of highway 0 引言 全球定位系统 GPS 是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势正在诸多领域中得到越来越广泛的应用，尤其是应用于公路勘测设计中。 1 GPS 测量技术： GPS系统包括 3大部分 :空间部分 -GPS卫星星座 ;地面控制部分 -地面监控系统 ;用户设备部分 -GPS 信号接收机。空间卫星系统由均匀分布在地球个轨道平面上的
3、颗高轨道工作卫星构成，卫星每小时沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟控制无线电发射机在 “低噪声窗口 “（无线电窗口中，至区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段）附近发射 L1、两种载波，向全球的用户接收系统连续地播发 GPS导航信号。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的 个监测站、个主控站和个注入站构成。该系统的功能是：监控站用 GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差，采集气象数据，并将观测数据传送给主控点。主控站接收各监测站的 GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据，及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站
4、；控制和协调监测站间，注入时间的工作，检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了 GPS用户系统；诊断卫星工作状态，改变偏离轨道的卫星位置及姿态，调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞 越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的 GPS卫星接收机和 GPS 数据处理软件构成。 2 GPS 与常规测量的优劣 （一） GPS 的特点 （ 1）观测时间短。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 R
5、TK 法可在 5s 以内求得测点坐标。 （ 2）提供三维坐标。 （ 3）测站间无需通视，使选点更加灵活。 （ 4）操作简便。在观 测中只需安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态。 （ 5）全天作业，不受时间、空间、气候影响。 （ 6）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 1210 -6，而在 100 500公里的基线上可达 10-6 10-7。 （二）常规测量方法的缺陷 (1) 测量
6、范围不广。一般性的借助人力或 一般机械进行测量的方法，由于其技术含量有限，操作起来不仅耗费人力、物力，而且测量范围有限。 (2) 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，国测、军测、城市控制点往往混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。 (3) 国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为 20世纪五六十年代完成，经过 30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在 50以上均找 不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。 (4) 地面通视困难
7、往往影响常规测量的实施。一般地形的控制点要求布设 300m 范围内。但由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。 3 GPS 在公路勘测中的应用 公路勘测时，要进行平面控制测量，现在我们采用 GPS 静态技术。 （ 1）布网时要选择地势高处，接收卫星多的点位布网，以便作为碎部测量的基准站。 （ 2）控制点埋设要符合规范，要选在能长久保存的位置。 （ 3）附合路线两端的已知点必须兼容。 （ 4）尽管允许控制点间互不通视，但至少保证某一方通视。 （ 5）方便时每个控制点应与沿线水准点联测。 2008 年春天，在某海滨大道勘测中，在平面控制测量中
8、，应用了 GPS 静态技术。公路全长近 50KM，南段是平原，北段为盐田水网，我们采用 4 台GPS 接收机进行采集，仅用 3 天就完成了外业测量及内业数据处理，充分体现了全天候、高精度、快速度的特点。 4 提高 GPS 控制测量质量及精度的体会和建议 （ 1）对 GPS 网中已知点的坐 标的精度要进行认真的分析和检验，避免那些存在较大误差的 “ 已知点 ” 作为平差计算或坐标转换的约束条件，其结果会影响 GPS测量原有的精度，给 GPS网的最后结果带来影响。检验方法，一是认真查阅这些已知点的等级、精度等资料，二是通过高精度的测距仪进行测距和已知点计算的边长进行比对，三是对已知点进行分组约束平
9、差试算，找出匹配的平差精度高的已知点。 （ 2）对精度要求高，重点工程的 GPS 控制网的成果的检验，可在其 GPS网内布设一级光电测距导线，从其测距导线的坐标闭合的相对精度，检验GPS 测量最后的平面控制成果的精 度，同时也检验了已知点的相对精度。 （ 3）采用 GPS 技术进行城市控制测量，具有精度高、灵活性强、工作效率高的特点，不但要求作业人员具有较高的 GPS测量专业技术水平，而且更要有高度的责任心。这对确保观测数据质量和平差计算成果的精度是至关重要的。因为每一失误都有可能造成观测成果和内业计算成果的错误，造成返工或不可弥补的损失。具体要求是在静态测量中，要保证测站点名、点号、仪器高、
10、天线高输入的正确。在内业平差计算时，要对约束点、校核点、平面坐标和高程的输入进行反复校对，保证其正确无误。在动态测量中，也要求 观测者时时保持高度的责任心，如立杆者必须做到气泡居中，点位对中，误差在 1cm以内方可测量，这是保证动态测量精度的关键，须认真做好。 （ 4）外业施测在在温度比较低（ 0 以下）时，应提前 20 分钟对接收机进行加温预热。这样的观测数据的质量优于未经过接收机预热的观测数据。 5 结束语 相信随着我国经济的发展，高等级公路的快速修建和 GPS 技术应用研究的逐步深入，其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用。 参考文献： CJJ 73-97，全球定位系统城市 测量技术规程 S. 北京：中国建筑工业出版社， 1997 江声跃 . GPS 技术在瑞金市数字化地籍测量控制网中的应用 J. 测绘通报， 1997，（ 11）： 1823 吴向阳 . GPS 网中已知点坐标正确性的检验 J. 测绘通报， 1997，（ 1）：3334
