1、GPS 技术在公路工程测量中的应用摘要：GPS 系统具有高精度、快速度、低费用、不受地形通视等条件限制、布设灵活的控制等特点。因此在公路建设中得到了广泛的运用。基于此,对 GPS 的特点及其在公路测量中的应用作了研究与探讨。 关键词：GPS 技术公路测量应用 中图分类号：TU198+.2文献标识码：A 一、GPS 定位原理 利用 GPS 进行定位的基本原理，是以 GPS 卫星和用户接收机天线之间距离（或距离差）的观为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机天线所对应的点位，即待定点的三维坐标（x，y，z） 。由此可见，GPS 定位的关键是测定用户接收机天线至 GPS 卫星之间的距离。为了
2、满足高精度测量的需要，目前广泛采用的是相对定位法。相对定位是若干台接收机同步跟踪相同的 GPS 卫星以确定各接收机间相对位置的一种方法。在绝对定位中，测量结果会受到卫星轨道误差、钟差及信号传播误差的影响，但这些误差对观测量的影响具有一定的相关性，因此，若利用这些观测量的不同线性组合进行相对定位，可有效地消除或减弱这些误差的影响，提高 GPS 定位的精度。 二、 、GPS 技术在公路测量中的应用 随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD 化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测
3、设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入 GPS 技术应当是首选。当前，用 GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁， 隧道建立施工控制网， 这仅仅是 GPS 在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于 RTK（实时动态定位）技术的应用之中，RTK 技术在公路工程中的应用，有着非常广
4、阔的前景。下面就 RTK 和 GPS 技术在公路勘测中的应用作简单的介绍。 三、GPS 在公路测量中的应用 公路路线一般是处在一条带状走廊内,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。对于重要构造物如大桥、特大桥长大隧道等,也有布设成三角网、线形锁等形式。公路工程的测量主要应用了 GPS 的两大功能:静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息,确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统,把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。 1、绘制大比例尺地形图 高等级公路选线多是在大比例尺(11 000 或 12 000)带状地形图上进行。用传统方法测图,
5、首先是要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大、速度慢、花费时间长。而用实时 GPS 动态测量可以克服这个缺点,只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟,即可获得各点的坐标、高程。结合输入点的特征编码及属性信息,构成带状所有碎部点的数据,在室内即可用绘图软件成图。由于只需采集碎部点的坐标和输入其属性信息,而且采集速度快,因此大大降低了测图难度,既省时又省力,非常实用。 2、道路的横、纵断放样和土石方量计算 1)纵断放样时,先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如:直线正负坡度值、竖曲线半径),生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,这样就可以到现场随时放样测设。 2)横断
6、放样时,先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入电子手簿中(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。同时软件可以帮助自动与地面线衔接进行“戴帽”工作,并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件,可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图。由于所用数据都是测绘地形图时所采集的,因此不需要到现场进行纵、横断面测量,大大减少了外业工作。而且必要时,可用动态 GPS 到现场检测复合,这与传统方法相比,既经济又实用。 3、道路中线放样 设计人员在大比例尺带状地形图上定线后,需将公路中线在地面上标定出来。采用
7、实时 GPS 测量,只需将中桩桩号输入到 GPS 电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的坐标及点 位。由于每个点的测量都是独立完成的,不会产生累计误差,因此各点放样精度趋于一致。道路路线主要是由直线、缓和曲线、圆曲线构成。只需先输入各主控点桩号,然后输入起终点的方位角,直线段距离,缓和曲线距离,圆曲线半径,即可完成放样,而且一切工作均由 GPS 电子手簿来完成。这种方法简单实用,比传统的弦线拨角法要快速得多。另外,如果需要在各直线段和曲线段间加桩,则只需输入加桩点的桩号即可,剩下工作由 GPS 来完成。 4、桥梁结构物放样 对于在江、河上修建的大跨径桥梁,采用传统光学仪器和全站仪来定位是比较
8、困难的, GPS 在这方面发挥了一定的优势。因为 GPS 采用的是空间三点后方距离交会法原理来定位,不受江面外界情况干扰,点与点之间不要求必须通视,二三分钟即可测 1 个点,简捷方便,精度高,大大提高了作业效率。它的平面坐标定位精度在 510-6mm 左右,基线长度有几米到几十公里,这完全符合桥梁控制网的要求。 四、RTK 技术在公路测量中的应用 1、实时动态（RT K）定位技术简介 实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是 GPS 测量技术发展的最新形式。静态 GPS 测量采用相位差分可以达到厘米甚至毫米级精度，但缺点是经过事后处理才知道结
9、果。而 RTK 通过实时处理即能达到厘米级精度。 2、RT K 技术的应用 实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式， 两种定位模式相结合， 在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样和 GIS（地理信息系统）前端数据采集。 （1）快速静态定位模式。要求 GPS 接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法（如全站仪测量） ，受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区
10、实施比较困难，而采用 RTK 快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要 510min（随着技术的不断发展，定位时间还会缩短） ，不及静态测量所需时间的五分之一，在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。 （2）动态定位。 动态定位模式在测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需 2 s10 s)进行初始化工作,之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测,并连同基准站的同步观测数据实时确定采样点的空间位置。 目前,其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景,可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量 2 s
11、4 s,精度就可以达到 1cm3 cm,且整个测量过程不需通视,有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。 综上所述，公路工程建设技术以及施工工艺越来越先进，建设地点周围的地理环境又极为复杂，传统经典的测量手段己经很难满足公路工程建设的需要 GPS 技术的迅速发展，为公路工程控制测量提供了先进高效的测量手段。将 GPS 相对定位技术应用于公路工程的控制测量中，不仅极大的推动了 GPS 技术本身的发展，而且对公路的控制测量也具有极大的意义。 参考文献： 1李召，佘冬芝，王艳利，项鑫.GPS 在桥梁施工控制网复测中的运用J.中国西部科技.2010（02） 2王建民.GPS 技术在公路工程测量项目中的应用研究J.科技资讯.2010（01） 3姜丽，杨为.GPS 技术在高速公路改扩建的应用J.中国勘察设计.2010（08）
