1、试述 GPS 在路桥设计中的应用摘要：随着科学技术的发展，对于道路、桥梁的建设要求也越来越高，以前那些传统的建筑设计、施工方式已经不太适合现在的环境了。像一些修建在山间的道路，由于地理条件比较恶劣，一般的电子、光学仪器已经无法对整个工程的数据进行测量，而靠人工进行估算，又无法保证数据的准确性。所以，这样难度较大的工程，工程的设计之初的数据测量就是一大难题。为了解决这方面的问题，人们结合计算机技术和卫星，开发出了运用在工程当中的 GPS 技术，有效的解决了这一方面的问题。本文对 GPS 技术在路桥设计当中使用的原理，阐述这种技术运用的优点。 关键词：路桥建设；工程设计；GPS 技术 中图分类号：
2、U24 文献标识码：A 文章编号： GPS 是英文 Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS 起始于 1958 年美国军方的一个项目，1964 年投入使用。20 世纪 70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统 GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过 20 余年的研究实验，耗资 300 亿美元，到 1994 年，全球覆盖率高达 98%的 24 颗 GPS 卫星星座己布设完成。在机械领域 GPS 则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Pr
3、oduct Specifications)-简称 GPS，另外一种解释为G/s（GB per s） 。通过几十年来的发展，GPS 技术已经运用到了很多的领域，比如为汽车、飞机等交通工具导航，而把 GPS 技术使用到工程当中，也是最近的几年内才开始出现的。 1GPS 技术 1.1 GPS 的构成 GPS 导航系统是以全球 24 颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成，一是地面控制部分，由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分，由 24 颗卫星组成，分布在 6 个轨道平面。三是测量人员装置部分，由 GPS 接收
4、机和卫星天线组成。现在民用的定位精度可达 10 米内。 1.2 GPS 在路桥设计当中的使用原理 GPS 的基本原理是测量出已知位置的卫星到测量人员接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而测量人员到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到测量人员所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是测量人员与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当 GPS 卫星正常工作时，会不断地用 1 和 0 二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。当测量人员接受到导航电文时，提取出卫星
5、时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与测量人员的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，测量人员在 WGS-84 大地坐标系中的位置数据便可得知。通过这样的方式，就可以对两点之间的三维坐标进行测量，再通过相关的计算软件进行计算，得到我们需要的设计数据。 2GPS 运用到路桥设计的优点 2.1 可以随时随地使用 GPS 卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到 4 颗 GPS 卫星，确保实现全球全天候连续的定位服务（除打雷闪电不宜观测外） 。 2.2 测量精度高 应用实践已经证明，GPS 相对定位精度在 50km 以内可达 10-6
6、m，100-500km 可达 10-7m，1000km 可达 10-9m。在 300-1500m 工程精密定位中，1 小时以上观测时解其平面位置误差小于 1mm，与 ME-5000 电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为 0.5mm，校差中误差为0.3mm。实时单点定位(用于导航)：P 码 12m ；C/A 码 510m。静态相对定位：50km 之内误差为几 mm+(12ppm*D)；50km 以上可达0.10.01ppm。实时伪距差分(RTD)：精度达分米级。实时相位差分(RTK)：精度达 12cm。GPS 测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。目前GPS 水准可满足四等水准测量的
7、精度，另外，GPS 定位是在全球统一的WGS-84 坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是相互关联的。2.3 测量时间充足 随着 GPS 系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20km 以内相对静态定位，仅需 15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在 15KM 以内时，流动站观测时间只需 1-2 分钟；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用 GPS 技术建立控制网，可以大大提高作业效率。 2.4 降低了测量的成本 GPS 测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间（一般造标费用
8、约占总经费的 30%50%） ，同时也使选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡点的测量工作。 2.5 降低了测量难度 随着 GPS 接收机的不断改进，GPS 测量的自动化程度越来越高，有的已趋于“傻瓜化” 。在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，现在的接收机体积也越来越小，相应的重量也越来
9、越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度。 3 结语 路桥的设计需要的数据都很多，要对这些数据全部进行测量，如果采取传统的方式和技术，就会耗费很大的人力、物理，提高工程的成本，而且还无法保证数据的精度。而 GPS 的运用，解决了这些难题，为为了的道路桥梁建设提高了良好的技术支持。 参考文献： 1孟庆丽, 张婷婷.计算机新技术在路桥设计中的应用A.黑龙江交通科技,2005(10) 2王宝乙.GPS 在路桥工程测量中的应用现状及发展趋势研究A.中国新技术新产品,2011（08） 3陈利平，左玲.GPS 在路桥设计与监测中的应用研究A.科技资讯,2012（19） 4姚伟桥，姚瑶.GPS 在路桥测量中的应用A.商品与质量,2012（3） 5肖木来，王继辉.GPS 在路桥设计中的应用A.科技资讯,2008（31）
