基于GPS的城市道路測(cè)量技術(shù)探討

【摘 要】在我國(guó)GPS技術(shù)持續(xù)發(fā)展的情況下，該技術(shù)本身已經(jīng)被廣泛的使用到了各個(gè)領(lǐng)域之中。GPS測(cè)量具有點(diǎn)間無(wú)需通視，誤差無(wú)需積累，作業(yè)強(qiáng)度小，工作效率高等優(yōu)勢(shì)，GPS技術(shù)在道路測(cè)量工作中的應(yīng)用較多，尤其是對(duì)于一些高等級(jí)道路所涉及到的相關(guān)測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)，相應(yīng)的測(cè)量方法本身受到了革命性的影響。

【關(guān)鍵詞】GPS測(cè)量技術(shù)；城市道路測(cè)量；技術(shù)分析

近年來(lái)，道路工程在建設(shè)之前，需要通過(guò)完善的測(cè)量工作來(lái)對(duì)于路線、規(guī)劃等進(jìn)行確定。GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，GPS測(cè)量與普通測(cè)量相比，就有工作效率高、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。道路工程在建設(shè)之前，需要通過(guò)完善的測(cè)量工作來(lái)對(duì)于路線、規(guī)劃等進(jìn)行確定，而GPS技術(shù)的應(yīng)用，能夠使得測(cè)量工作達(dá)到分米、厘米級(jí)的精度，并且監(jiān)測(cè)范圍及極為廣大。

1.理論基礎(chǔ)

1.1 GPS工作原理及高程測(cè)量原理

首先要了解GPS工作原理，載波相位轉(zhuǎn)變?yōu)镚PS控制測(cè)量提供t前提保障，GPS控制測(cè)量可以完成用戶、地而和空間三者的相互通信，使得在任何一個(gè)位置都有一個(gè)動(dòng)態(tài)的定位。全球的GPS接收站就會(huì)收集到傳輸?shù)男盘?hào)并且不斷的傳播，空間衛(wèi)星的狀態(tài)時(shí)刻的被人們監(jiān)視，方便了人們對(duì)其的各種調(diào)整。其次，我們來(lái)探討一下GPS高程測(cè)量原理，在高程系統(tǒng)理論中規(guī)業(yè)站點(diǎn)的大地高與正常高之間存在一定的關(guān)系大地高與正常高之間的差值即為高程異常。在GPS測(cè)量中需要將測(cè)量得到的大地高向人們需要的正常高進(jìn)行轉(zhuǎn)換因此在測(cè)量得到大地高的前提下求出GPS點(diǎn)的高程異常就能夠確定GPS點(diǎn)的正常高池就是說(shuō)進(jìn)行GPS高程轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵就在于求高程異常更準(zhǔn)確的說(shuō)是高程異常的精確求得。

1.2似大地水準(zhǔn)面精化的數(shù)學(xué)模型及重力似大地水準(zhǔn)面計(jì)算

在做這些計(jì)算之前，進(jìn)行控制點(diǎn)的選擇，然后在進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)位置的選擇，選用獨(dú)立的坐標(biāo)系，這么做的目的是便于施工放樣數(shù)據(jù)，另外對(duì)于控制網(wǎng)的基線而來(lái)說(shuō)，它是某一高程的重力水準(zhǔn)面，而并不是一個(gè)橢球面，最后進(jìn)行坐標(biāo)的統(tǒng)一。這樣得到的數(shù)據(jù)才是精確度比較高的。似大地水準(zhǔn)面精化的數(shù)學(xué)模型通常采用多項(xiàng)式擬合法。GPS點(diǎn)的高程異常應(yīng)為擬合的大地水準(zhǔn)面高和擬合誤差的和擬合的大地水準(zhǔn)面高則是根據(jù)擬合待定參數(shù)以及GPS點(diǎn)的平面坐標(biāo)求得，一般選擇其第一和第二次帶入似大地水準(zhǔn)面精化的數(shù)學(xué)模型中得到二次平面擬合模型然后在擬合精度平方最小的條件下算出控制網(wǎng)中其余各點(diǎn)的高程異常然后根據(jù)測(cè)站點(diǎn)的大地高與正常高之間的關(guān)系函數(shù)，求得G PS點(diǎn)的正常高。重力似大地水準(zhǔn)面高分為兩部分計(jì)算：第一部分由全球重力場(chǎng)模型計(jì)算（似）大地水準(zhǔn)面高及模型重力異常；第二部分由觀測(cè)重力異常移去第一部分的重力異常，得到殘差重力異常及由殘差重力異常格網(wǎng)數(shù)據(jù)計(jì)算的殘差（似）大地水準(zhǔn)面高。

1.3利用GPS/水準(zhǔn)結(jié)合重力場(chǎng)模型推估高程異常

利用GPS/水準(zhǔn)擬合高程異常時(shí)，在測(cè)區(qū)GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)分布不均勻或點(diǎn)數(shù)不很多的情況下，以及當(dāng)測(cè)區(qū)大地水準(zhǔn)面起伏變化較大時(shí).所擬合的（似）大地水準(zhǔn)而可能會(huì)產(chǎn)生一些偏差，因此測(cè)區(qū)內(nèi)的GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量應(yīng)當(dāng)適當(dāng)并均勻分布，加果測(cè)區(qū)之內(nèi)的大地水準(zhǔn)面的地面起伏比較大時(shí)，其擬合的（似）地水準(zhǔn)面有可能產(chǎn)生畸變?cè)跀M合中，同時(shí)使用地球重力場(chǎng)模型獲得gm并將其作為測(cè)區(qū)的參考（似）大地水準(zhǔn)面將GPS/水準(zhǔn)點(diǎn)作為已知的控制點(diǎn)，求出其殘差之后再進(jìn)行擬合推算，有一定的可能消除或者改善擬合的（似）大地水準(zhǔn)面產(chǎn)生的畸變從而得到較高精度的高程異常推估值。

2.實(shí)際案例分析

2.1項(xiàng)目情況

本測(cè)區(qū)里程范圍為DKO+100一DK12+016.667，長(zhǎng)10km，以溝壑、林地為主本段共有等水準(zhǔn)點(diǎn)10個(gè)；GPS點(diǎn)30個(gè)GPS點(diǎn)的空間分布為長(zhǎng)條狀分布，符合帶狀測(cè)區(qū)具有的優(yōu)越性。

2.2 GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理。

GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理采用天寶公司提供的商用軟件《Trimble Geomatics OfficeV1.6》首先利用外業(yè)采集得打的數(shù)據(jù)解算出基線，并且利用基線在WG5-84坐標(biāo)系統(tǒng)中組成自由網(wǎng)進(jìn)行三維無(wú)約束平差，當(dāng)自由網(wǎng)的內(nèi)符合精度達(dá)到要求后，選擇10個(gè)等水準(zhǔn)點(diǎn)作為起算數(shù)據(jù)并進(jìn)行三維約束根據(jù)起算點(diǎn)求得的控制點(diǎn)高程值就是大地高。之后還要使用精化大地水準(zhǔn)面進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，對(duì)大地高進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終得到該點(diǎn)在1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)下的正常高。

2.3精度分析

測(cè)量人員對(duì)本項(xiàng)目中的擬合模型精度進(jìn)行檢驗(yàn)評(píng)定旨在驗(yàn)證該理論的可靠性在測(cè)區(qū)之內(nèi)使用高精度的電子水準(zhǔn)儀對(duì)各GPS點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)并利用精化大地水準(zhǔn)面進(jìn)行多項(xiàng)式擬合。較差最小值為一3.0cm，較差最大值為3.5cm，誤差平均值為一0.90cm，中誤差為1.7cm，平均相對(duì)誤差0.00036cm，本次檢核結(jié)果的精度很高表明擬合模型十分可靠，因此能夠滿足RTK測(cè)圖及施工圖斷面測(cè)量的要求。

3.GPS控制測(cè)量方法的分析

3.1優(yōu)勢(shì)與前景

采用GPS地形控制測(cè)量技術(shù)，解決了傳統(tǒng)地形控制測(cè)量中由于儀器的不精確、測(cè)量點(diǎn)的被破壞性大、人力的局限性所造成的測(cè)量的不足之處，GPS控制測(cè)量技術(shù)主要是進(jìn)行動(dòng)態(tài)的定位控制測(cè)量，所需人力物力少，并且操作方法也非常的簡(jiǎn)單，僅僅需要在控制點(diǎn)停留幾秒鐘就可以完成測(cè)量了。GPS控制測(cè)量，不需要建立高規(guī)標(biāo)，只需要進(jìn)行星座布置，布置完成后在任何情況下都可以進(jìn)行測(cè)量。GPS控制測(cè)量操作簡(jiǎn)單，并且測(cè)量精度極高，為其在地形控制測(cè)量方法中的普及提供了有力的保障。

3.2不足

在GPS控制測(cè)量過(guò)程，往往會(huì)受到電磁波的干擾，這樣便會(huì)使得信號(hào)的傳輸變得困難。與此同時(shí)止因?yàn)镚PS控制測(cè)量的隨意性，會(huì)使得測(cè)量人員掉以輕心，在選擇控制點(diǎn)的時(shí)候，往往不做過(guò)多的考慮，忽略了障礙物存在的可能性，進(jìn)而導(dǎo)致信號(hào)的傳輸受阻，甚至造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差，無(wú)功而返。

4.結(jié)語(yǔ)

就現(xiàn)在發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，我國(guó)的GPS控制測(cè)量技術(shù)己經(jīng)到了一個(gè)全新的發(fā)展階段，操作上變得簡(jiǎn)單，精度上更加細(xì)密，大大的提高了經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS定位技術(shù)在逐漸發(fā)展與成熟，并在我國(guó)諸多行業(yè)中得到應(yīng)用與普及，目前，GPS定位技術(shù)已經(jīng)是我國(guó)測(cè)量工作采用的主要技術(shù)手段因?yàn)槠涔ぷ餍矢摺⒐ぷ鲝?qiáng)度小、誤差無(wú)需積累等優(yōu)點(diǎn)受到了測(cè)量工作者的廣泛喜愛(ài)，GPS定位技術(shù)結(jié)合高精度和高分辨率的似大地水準(zhǔn)面模型，可以取代傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量取得正常高，真正實(shí)現(xiàn)了GPS技術(shù)在幾何和物理意義上的三維定位功能，使平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)相分離的傳統(tǒng)大地測(cè)量模式成為歷史。

【參考文獻(xiàn)】

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