公路工程測量中GPS的應用分析

摘 要：我國公路工程測量中的GPS已經獲得了普遍應用，但是怎樣更好的發揮GPS技術良好的示范作用，在理論實踐研究中還是存在一定的問題。在這個前提下，文章主要分析了GPS系統構成，CPS測量技術特征，在公路工程測量中GPS的應用。

關鍵詞：公路測量；GPS技術；應用

1 GPS系統構成

1.1 DPS空間衛星包括了21顆工作衛星和在軌備用3顆衛星。在6個軌道平面內平均分布著24顆衛星，軌道平面產生了55°的傾角，平均衛星高度是20200Km。衛星通過兩個L波段的無線電載波為廣大用戶接連不斷的輸送定位導航信號，其中包含的衛星位置信息，促使衛星成為一個動態化的已知點。在地球范圍內的任意地點和時刻，當高度角超過15°，能夠平均觀測6顆衛星。

1.2 GPS地面監控站包含了全球分布的一個主控站、三個注入站以及五個檢測站。主控站綜合各個監測站觀測GPS衛星獲得的數據，對各個衛星的軌道和種差參數進行計算，并且編制這些數據成為導航電文同時輸入對應的衛星存儲器中。

1.3 GPS用戶設備包含了GPS接收機、處理數據軟件以及終端設備。GPS接收機能夠獲得根據一定衛星高度截止角進而選擇的衛星接待信號，對衛星運行有效跟蹤，并且交換、放大及處理信號，在利用計算機和對應的軟件，解算基線、網平差，求解GPS接收機的三維中心坐標。

2 CPS測量技術特征

2.1 測站之間不需要進行通視。測量學中測站之間彼此的通視始終屬于難題。CPS這一特點產生了更加方便靈活的選點。但是要求必須具有開闊的測量空間，以便GPS衛星接收信號不會受到干擾。

2.2 觀測所需比較短的時間。當短基線小于20公里時，相對迅速定位通常僅需5分鐘的觀測時間。

2.3 提供三維坐標。在對觀測站平面位置利用GPS進行準確測量的同時，能夠對觀測站的大地高程進行精確測定。

3 在公路工程測量中GPS的應用

3.1 公路工程測量中GPS靜態測量技術的應用

第一，初步勘察路線和選擇GPS地址。外業測量任務產生之后，安排人員初步勘察路線的走向，觀察沿線可以作為GPS點的具體位置。查看附近路線GPS高等級點便于實施聯網。

第二，設計GPS點控制網。應當聯系公路具體等級、沿線具有的地物地形、操作中的衛星情況、精準度要求等綜合設計GPS控制網。由于GPS控制網屬于首級公路控制網，需要利用其它測量方法實施加密。因此在沿著兩側路線間隔5-10米距離布置互相一對通視的GPS點。理論上分析利用GPS點進行觀測時僅需要將儀器設置在3個GPS點上同時進行觀測就能明確這些點的具體坐標。聯系公路自身的特點可以使用4臺儀器同時對4個GPS點進行觀測，這樣能夠有效測量全線的速度。

第三，選擇GPS點和埋石。應當根據技術相關設計要求選點這樣有利于使用其他測量方法進一步擴展與聯測。

第四，設置儀器進行觀測。在DPS4個觀測點同步有效的觀測衛星數量是否達到了規定要求。在外業觀測過程中要求觀測時間必須超過半個小時，觀測有效衛星數量超過4個。

第五，處理觀測數據。結束外業觀測之后在計算機中輸入GPS中的數據，應用對應的處理數據軟件，及時處理和分析數據質量。這一過程具體包括檢核與計算基線、計算GPS控制網平差。

第六，加密CPS控制網。通過全站儀附合導線測量的方法實施加密首級GPS控制網操作。根據GPS的分布把路線分成若干段，對每一段獨立實行導線附合測量，確保每一段附合導線都將GPS點作為起始和終止點。

第七，計算導線點坐標和平差。在計算機中傳入每一段測量附合導線的數據并且實施角度、距離平差最終獲得結果。

3.2 公路工程測量動態GPS技術的應用

在公路工程測量中應用動態GPS技術具體表現為實時動態定位技術的應用。這一技術具體是將載波相位觀測數值作為前提的實時差分技術，它是發展GPS測量技術的重要創新研究，在公路工程中具有極其廣泛的應用前景。實時動態定位包含了基準和流動站，對實時動態測量進行保證的重要措施便是構建無限通訊數據，基本原理設計基準點為較高精度取位點的首級控制點，在參考站設置一臺接收機，連續觀測衛星，位于流動站上的接收機對衛星信號進行接收的同時，利用電傳無線電設備對基準站上的觀測數據進行接收，按照相對定位的基本原理隨機計算機實時顯示計算流動站的測量精度與三維坐標。這樣使用者便能夠對待測點的數據觀測質量與解算基線結果的收斂狀況實時監測，綜合待測點的精度要求，明確觀測時間，進一步對多余的觀測有效減少，最終提升工作效率，在勘測公路階段動態定位方式能夠實現測繪地形、測量中樁、橫斷面、縱斷面地面線等工作。測量整體過程不要求將通視作為前提，經過1-3秒的測量，可以達到10-30mm的精度，體現出了普通測量儀器無法比擬的優勢。實時動態技術具備極大的優點：實時動態顯示的結果是通過可靠性檢驗獲得的厘米精度，有效克服了由于粗差產生的工程返工，進一步提升GPS的操作效率，具有極高的操作效率，每一個放置點僅需要1-2S的滯留時間，1-3人就能夠實施5-10km的中線測量。假如利用其測量地形，每一天每個小組可以實行1.5km的地形測繪，一般測量方法是無法比擬其精度與效率的；在中線放樣的過程中做好抄平中樁的操作。

針對公路工程來說，結合GPS靜態定位和動態技術能夠高效、高精度的控制測量公路平面。在生產過程中利用一般方法結合GPS技術的生產過程能夠有效提升生產效率。伴隨著不斷發展的GPS技術特點，其初始化時間逐漸縮短，跟蹤能力也迅速強化，同時也產生了更高的精度，充分體現出了最好的性價比。

3.3 建立GPS控制網

根據GPS勘測規定要求，每間隔0.5-1km設置一個控制點，具體等級根據公路等級確定。以高速公路500m特大橋以及中長隧道為例闡述建立GPS網的方法。

按照要求，高速公路根據規定將一級小三角或者是一級導線作為控制等級。因此，控制等級時必須使用首級控制點交子這一等級，而控制首級必須超過四等。因此，在收集資料過程中需要找全測區范圍內國家三四等級控制點的全部材料。同時，在首級控制網進行布置過程中應當間隔5-10km設置一首級控制點，便于有效對控制加密進行發展。

當布網等級與方案確定之后，可以根據下列步驟構建公路控制網。（1）選擇點：將控制人員和選線作為中心，選擇對今后工作極為便利的點位；（2）埋石：根據勘測具體要求，進行標石埋選，并且在現場做好標記；（3）實測：按照應用的儀器標稱精度與相關的規范要求進行實測；（4）評定精度和平差：按照實際測試結果計算平差，并且實行評級精度。精度達到對應的等級要求時可以結束工作。如此，就能夠構建高速公路的GPS控制網。

4 結束語

在公路工程測量中應用GPS定位系統，在近兩年獲得了積極推廣。文章通過分析應用GPS測量的相關事宜，能夠看出在公路工程控制測量中GPS具有極大的發展空間。

參考文獻

[1]王坤.公路測量中GPS 的應用與分析[J].林業調查規劃，2009（1）.

[2]鄒應華.GPS RTK技術在公路測量中的應用[J].科技廣場，2009（3）.

作者簡介：路鵬（1984，4-），男，籍貫：河北邢臺人，職稱：助理工程師，學歷：本科，主要研究方向：公路工程。