GPS在公路工程控制測量中的應用

樊秀華

摘要：GPS即全球衛星定位系統，能夠在地球表面大部分區域提供定位、測速、時間測量等內容，GPS 應用范圍十分廣泛，在人們的生活、生產中起到了重要的作用。GPS在測量領域中得到廣泛的應用，例如地質工程測量、大地測量、航空攝影測量等，本文從公路工程控制測量的發展情況出發，對GPS測量技術的特點進行了分析，探討了GPS在公路工程控制測量中的應用，具有一定借鑒效果。

關鍵詞：公路工程GPS控制測量

隨著科技水平的不斷提高，GPS定位系統在許多領域中均能得到應用，在公路工程控制測量的過程中，采用GPS測量技術，有助于提高測量結果的準確性，保障公路工程的順利實施，這對于公路工程而言有著重要的意義。GPS測量技術之所以在公路工程控制測量中得到廣泛的應用，與GPS測量技術自身的特點有著密切的關聯，GPS測量技術的特點包括定位精度高、觀測時間短、操作方便、全天候作業、作業效率高等，下面對GPS在公路工程控制測量中的應用作出具體說明。

1 公路工程控制測量的發展情況

在公路工程控制測量中GPS得到廣泛的應用，在公路工程建設前期需要對公路路線情況進行勘測并設計，公路控制測量是為路線勘測設計提供基礎數據的前提。近幾年來，我國公路建設取得了不錯的成績，這與路線勘測有著密切的關聯，由于國內公路建設具有規模大、施工周期長的特點，通過了解線路情況便于合理設計公路工程施工圖，采用一般的技術手段難以滿足高精度要求。在公路工程控制測量中使用GPS，能夠解決布網困難、精度要求的問題，二十一世紀以來，我國大部分公路工程部門采用GPS技術進行公路控制測量，例如江蘇徐連高速公路及寧通公路、云南元磨公路、新疆烏奎高等級公路等，又如廣東某家公路工程公司在高程控制測量中采用GPS進行水準測量。在實際的測量工作中GPS技術發揮出重要的作用，我國在公路建設中采用GPS技術逐漸建立線路首級高精度控制網，現已在青銀高速公路、廣惠高速公路、滬寧高速公路等公路控制測量中取得了不錯的成績。

在公路控制測量的過程中，采用兩臺以上的GPS接收機進行靜態連續性的觀測，獲得大量的相關數據，對這些數據進行分析、處理后，獲得兩點的三維坐標差，根據一點坐標值就可計算出另一點的坐標值。此種方法定位精度較高，適用于高精度測量領域，例如大地測量、形變監測等。由于GPS技術具有精度高、觀測時間短、操作方便、作業效率高等優點，在現代化公路控制測量中得到廣泛的應用，隨著對GPS技術研究的深入，在公路工程控制測量中的應用范圍越來越廣，能夠為公路工程控制測量提供更好的技術支持，推動公路工程控制測量的發展。

2 GPS測量技術的特點

GPS測量技術具有定位精度高、觀測時間短、操作方便、全天候作業、作業效率高等特點，在測量領域采用GPS測量技術，具有許多的優點，首先在測量站間不需要考慮通視條件。由于在測量領域中測站間通視條件是首要考慮的問題，但采用GPS測量技術則比較方便，只要GPS系統能夠接收衛星信號，就能獲得理想的測量結果。GPS測量技術能夠觀測任何環境，無需考慮時間、天氣等因素，可以連續開展工作，保持全天候作業，同時還能提供三維坐標。在開展平面測站作業時，能夠確定測量目標的地面高程。GPS測量技術能夠獲得較高的定位精度，GPS測量精度與紅外儀一樣，但在測量距離較遠時，仍能保證GPS測量結果的高精度，GPS測量技術觀測時間短、操作方便的優點，利用GPS建立控制網時，每一測站點觀測時間為半小時至四十分鐘內，而采用GPS快速靜態定位法，觀測時間將大幅縮短，最快觀測時間為兩秒。由于GPS測量技術本身具有較高的自動化操作功能，能夠自動、連續性接收衛星信號，隨著科技水平的提高，GPS接收機自動化水平更高，設備越來越小，功能越來越強大，使用方便，操作簡單，在開展外業測量工作時，測量人員只需要將GPS接收機天線對中、整平，開啟設備電源開關，就能獲得大量的觀測數據，能夠對這些數據進行分析、處理，計算出測量目標的三維坐標，為后續的測量工作打下基礎。

3 GPS定位技術在公路工程控制測量中的應用

在實際的公路工程控制測量中主要采用GPS的靜態功能及動態功能，前者是指通過接收衛星數據，確定地面測量目標的三維坐標，后者是指通過衛星系統將已知的三維坐標位置放樣至現場地面上。本文首先以某市省路網改造工程為例，在省道控制測量中采用GPS系統，使用靜態相對定位技術，通過公路工程勘察設計專家數次驗證后，確定GPS技術定線測量精度滿足實際的設計精度要求。在省道線路控制測量中，由于省道環境比較復雜，通視條件不好，在建立布網方案時，將已知的控制點作為起算點進行測算。省道線路控制網采用測邊網，利用全站儀、經緯儀、測距儀等工具作大地測量，高程測量法采用測距三角高程，嚴格按照相關設計要求來開展作業，所有外測數據均經數據處理后，作平差計算。根據原定的設計方案開展GPS靜態測量法，將三臺GPS接收機放置在設定位置，使其對衛星信號進行靜態連續測量，測量完成后經數據處理作平差計算，獲得某一具體位置的坐標值。將大地測量法、GPS靜態測量法的測量結果作對比觀察，重點觀測測量誤差、坐標轉換數學模型誤差等內容，發現兩種測量結果存在差異，但三維坐標差值均上下浮動不超過十毫米，符合設計規范內的精度要求。

以某省開發區新建工程中，采用GPS動態測量法，某省開發區新建工程環境比較復雜，通視條件有限，地處偏遠，遠處有視野可及的茂密森林，未達到高等級公路導線要求，與設計規范要求不符。在公路工程施工準備前期采用GPS-RTK動態測量對此路段進行勘測，對中線進行恢復和校核，建立兩個已知控制點為基準點，設立兩臺GPS接收機在控制點上，其中一個基準點設置GPS基準臺，測量多點的三維坐標，測量時間為五秒，并根據所測的坐標數據計算其邊長值。為驗證本次公路控制測量精度，將其與既往加密的控制點坐標值進行對比觀察，通過一番對比后，采用GPS動態測量法測量基線有十四條，其最大邊長值誤差是十六毫米，控制點坐標測量點為七點，三維坐標元素為二十七個，上述數據均符合設計規范內的精度要求。在公路工程控制測量中采用GPS-RTK動態測量，能夠獲得理想的測量結果，GPS測量技術具有作業效率快、精度高、觀測時間短的優點，GPS測量技術可廣泛應用于高等級公路工程控制測量中。

4 結束語

綜上所述，我國公路工程建設力度不斷加大，GPS技術具有寬廣的應用前景，雖然在實際的公路控制測量工作中，GPS技術易于受到其他因素的影響，存在許多的問題與不足，為了提高測量結果的精確度，還需加強對測量結果進行精度檢查。本文通過實踐證明，GPS測量技術不僅具有作業效率快、觀測時間短的優點，測量結果趨于理想，GPS測量技術將滿足現代化公路工程控制測量的要求，隨著科學技術的進步與發展，今后的GPS技術能夠為公路控制測量提供更好的服務。

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