GPS在道路控制測量中的應用探討

謝振磊+胡勤濤

摘要：GPS測量技術具有精確度高、效率高、使用方便等特點，在控制測量中應用較廣。GPS通過接收機接受信號將數據儲存起來，并通過計算機將數據傳出、編輯、處理得出結果，GPS實時測量在道路工程中廣泛應用。運用GPS測量技術對道路選線、中線測量、縱橫斷面測量起到重要作用，對同類工程運用GPS控制測量具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：GPS；道路測量；RTK

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A

概述

全球定位系統（GPS）是人類科學技術高度的產物，其實現了全天候提供高精度連續實施三維導航、定位能力。GPS信號接收系統通過雙頻接收機實現了對數據的收集，在實際應用中為了把基準站的信息及觀測數據實時進行傳輸到移動站，并與移動站的觀測數據進行實時處理，需要配置高質量的無限通訊設備，由于數據信息所占的量大，必須使用傳輸速度較高的系統，利用數據的實時傳輸系統，移動站可隨時調閱基準站的工作情況和設站信息，由于道路建設具有自身特點，在平面控制測量中可采用導線形式，例如：附合導線、結點導線等導線網形式。因此，為了保證GPS測量精度，其必須具有較強的數據處理系統。

1 GPS在道路測量中的應用

1.1靜態GPS測量技術應用

隨著我國科學技術的快速發展，GPS測量技術在工程上得到廣泛的用途，特別在道路首級控制網的應用中。在路線、GPS點選址確定后，對路線的走向進行詳細勘察，查看沿線可用的GPS點，以便進行聯測。在GPS點控制網的設計時，應根據具體的道路等級、沿線地形地貌、作業時衛星狀況、精度要求等因素等進行綜合設計。

在使用GPS控制網作為道路首級控制網時，需采用其他測量方法進行加密。一般沿路線兩側每隔5~10km布設可通視的GPS點。根據測量規范要求，GPS點觀測時3個GPS點上假設即可滿足觀測要求。在選擇GPS點、埋石時可按照規范要求進行擴展和聯測，架設GPS儀器觀測點可同時兼、有效觀測衛星總數等應滿足規范要求。GPS觀測數據處理外業觀測結束后可將GPS中的數據輸送到計算機中，使用南方CASS進行計算相關參數。

為更加準確的建立控制網，需要使用全站儀進行附和導線的方法進行首級GPS控制網的加密作業，可根據工程實際情況將GPS的分布劃分為若干段，每一段可單獨進行附和導線測量作業，確保每段附合導線起始于GPS點上，終止于GPS點上。導線點坐標及平差計算可將每段附合導線測量數據傳送到計算機中進行角度、距離平差計算得到最后的結果。

1.2RTK技術在道路中的應用

實時動態(RTK)定位技術是GPS測量中的重要環節，其主要以再波相位觀測值為根據的實時差分GPS（RTDGPS）技術進行道路相關參數的測量與放樣。GPS靜態定位、準動態定位等定位模式在道路測量中得到非常廣泛的應用，但在應用中由于數據處理滯后，所以不能實時算出定位結果，同時無法對觀測數據進行檢驗，因此對觀測數據的準確性無法驗證。

通過延長觀測時間來保證測量數據的真實性，但降低了GPS測量的工作效率，實時動態定位系統由基準站和流動站組成，可建立無線數據通訊以實現動態測量，其主要根據首級控制點作為基準點，安置一臺接收機作為參考站，對衛星進行聯系觀測，流動站上的結合收集在接受衛星信號時，通過無線電設備傳輸將數據傳送到基準站。

動態定位在道路上的應用可以覆蓋公路的各個施工程序中，測量前需在控制點上進行數據觀測，實時確定采樣點的空間位置，動態定位在我國道路工程上得到十分廣泛的應用，對有效的完成地形測繪、中線測量、橫斷面測量、縱斷面測量都有著積極的作用。在測量時應考慮通視條件，測量一般為1~3s，精度控制在10~30mm，RTK技術在實時動態顯示上具有十分高的精度要求，在一定程度上擺脫了粗差造成的返工，有利于提高GPS的工作效率，從而在放樣時只需停留1~2s的時間。在道路的測量放樣中可對道路的平面、縱面、橫面進行控制，實現GPS的多方位放樣，RTK通過與全站儀的有效連接，可充分發揮RTK的優勢。

GPS測量技術主要分為靜態定位和動態定位兩種，通過將兩種定位方式完美結合，可實現高效、高精度的道路平面控制測量作業。在實際生產中，應不斷總結經驗進一步提高GPS的測量技術及精度。

2 建立完善的道路控制網

根據GPS測量技術規范要求，每隔0.5~1km可設置一個控制點，等級根據工程的實際情況確定。一般來說，高速公路的等級要求較高，通常為一級小三角或建立一級導線，因此，進行高速公路等級控制時必須使首級控制點交在這一等級，而首級控制可控制在四等以上。因此，在資料收集時應把測量區域范圍內的國家三、四等控制點的資料搜集齊全。

在控制網等級確定后，首先進行選點，選擇便于工作及使用方便的點位，其次，為方便使用，應進行標石埋設并做好現場點之記，再次根據儀器精度和規范要求實測，最后進行平差及精度評定工作，經計算精度滿足要求即為測量完成。

3 GPS測量技術在實際中的應用

根據工程的實際控制需要，建立實用的GPS控制網和區域寬度，當需要用其他測量方法時，GPS控制網可將首級控制圖跟控制來應用。特別是在道路的勘測極端，GPS控制網可進行基礎放線和構造物的施放作業，在一定程度上提高了測設精度及原始數據精度的要求，在施工階段，可以用GPS控制網進行實地放線，提高道路放樣的效率。

3.1中線放樣

可使用大比例帶狀地形圖進行定線，但需將道路中心線在地面上放出來，當使用實時GPS測量時，可將中線裝點坐標直接輸入到GPS接收機的手薄中，系統定出所需放樣的點位。

3.2橫縱斷面測量

道路中線準確放出后，根據中線樁的點坐標，運用計算機成圖軟件繪制出沿線縱斷面和各樁點的橫斷面，所用數據都必須以測繪時采集的點為基礎，一定程度上減少了外業工作量。

3.3施工測量

GPS為測量人員提供了較好的計算成圖系統，對道路中點及坡度等參數放樣提供了最為簡潔的測量方法，大大提高了作業人員的施工效率。

結語

綜上所述，GPS是科學技術高速發展的結果，RTK技術改變了道路測量的傳統模式，實現了測量立體化，減低了內業人員的勞動強度，減少野外的工作量，GPS高精度的優點在道路工程上測量具有十分重要的現實意義。

參考文獻

［1］徐紹銓．GPS測量原理及應用［M］.武漢：武漢大學出版社，2000.

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