GPS在道路工程跟蹤審計中的運用

摘 要：GPS在道路工程中的施工過程中，最大的困難是線路長，已知點少，目前利用GPS技術(shù)用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點。提高了之前人工控制點位的精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。在建設(shè)行業(yè)，引入GPS技術(shù)使能提高速度和精度，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。尤其在道路工程跟蹤審計中，工作量多，涉及造價金額大，GPS也起到了很大的作用，在定位測量、顯示相對位置實用性方面，道路土石方計量的準(zhǔn)確性、效率性等方面取得了很好的成效。

關(guān)鍵詞：GPS測量 道路坐標(biāo)系統(tǒng) 橫斷面校驗 土方量復(fù)核

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（a）-0000-00

作者簡介：吳玥（1977-），女，江蘇蘇州人，碩士，工程師，研究方向：工程造價、工程管理。現(xiàn)任職于蘇州市職業(yè)大學(xué)。

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱。GPS起始于1958年美國軍方的一個項目。主要目的是為陸海空三大領(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，專用于軍事上情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等方面，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在建設(shè)工程中GPS的靈活應(yīng)用，也幫助建設(shè)行業(yè)大大提高了精準(zhǔn)度。尤其在道路工程中，由于線路長，已知點少，施工過程中用常規(guī)的測量手段，投入的人力相對巨大。目前，隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求，GPS主要用于建設(shè)線路工程控制網(wǎng)及測定航定測外控點等。隨著公路等級的發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求。因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。實踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點位誤差只有2厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。

1 GPS技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

在機(jī)場、道路、橋梁、廠房及高層大樓等大型工業(yè)民用建筑工程施工中，利用GPS輔助控制的機(jī)械設(shè)備可以精確地將各種大型預(yù)制件安置在設(shè)計位置上，一次到位，并使大規(guī)模混凝土澆灌一次性達(dá)到預(yù)訂的設(shè)計高程，提高施工精度、整體強度以及平整程度。

2 GPS技術(shù)在道路工程的應(yīng)用

在道路工程中，由于線路長，已知點少，施工過程中用常規(guī)的測量手段，投入的人力相對巨大。目前，隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求，GPS主要用于建設(shè)線路工程控制網(wǎng)及測定航定測外控點等。隨著公路等級的發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求。因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。實踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點位誤差只有2厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。GPS技術(shù)由于無需通視，可構(gòu)成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。

3 GPS技術(shù)在道路工程蹤審計中的運用

道路工程的跟蹤審計首先必須復(fù)核工程計量，但是在道路工程施工過程中，由于線路長，已知點少，很難進(jìn)行實地勘察。在中線平面位置放樣的同時，可獲得縱斷面，在中線放樣中需實時把基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈傳到移動站，從而提供移動站的實時位置。在道路工程跟蹤審計中，原地面測量，包括河塘淤頂、淤底高程測量，開挖、回填土方量的計算等，工作量多，涉及造價金額大，計算復(fù)雜，要快速、準(zhǔn)確的計量和復(fù)核，使用傳統(tǒng)方法，有一定難度。傳統(tǒng)的原地面和河塘高程測量時，通常采用設(shè)計院提供的控制點（或經(jīng)監(jiān)理復(fù)核過的加密點）黃海高程為基準(zhǔn)點高程，用水平儀和卡尺通過后視方法測得觀測點高程，即“儀高”，然后用水平儀通過前視方法測量各待測點的黃海高程。如果控制基準(zhǔn)點離被測區(qū)域較遠(yuǎn)，或水平儀儀高與被測點高程差超過卡尺高度范圍，必須要通過一次或幾次轉(zhuǎn)點，水平儀要移動幾次，才能測量被測點的黃海高程，這在河塘淤頂、淤底測量工作中經(jīng)常會遇到，增加了誤差的疊加系數(shù)。在道路工程原地面，河塘淤頂、淤底測量復(fù)核高程的過程中，用傳統(tǒng)方法最難以檢測復(fù)核的是被測量點與道路設(shè)計中心線樁號和邊距（相對垂直距離）。目前一般的做法是施工單位在被測位置區(qū)域用間斷的石灰線“畫”出一條虛擬的道路設(shè)計中心線，或更多情況是在被測區(qū)域插上幾面彩色旗標(biāo)示道路中心線，監(jiān)理單位也不復(fù)核是否與實際道路設(shè)計中心線樁號和邊距是否吻合，就開始對各點黃海高程進(jìn)行測量了，這勢必會造成被測河塘與道路土方施工范圍的相對位置、道路中心設(shè)計線樁號和邊距的準(zhǔn)確性存在不確定性；也造成河塘長度、寬度、坡腳線位置、土方回填范圍、回填數(shù)量計算結(jié)果存在誤差的隱患。

審計組進(jìn)駐現(xiàn)場后，結(jié)合道路工程設(shè)計圖紙結(jié)構(gòu)層和道路原始地坪地形情況，配備了全球衛(wèi)星定位GPS測量儀。把該工程標(biāo)段各控制點坐標(biāo)系統(tǒng)和黃海高程數(shù)據(jù)（x，y，h數(shù)據(jù)）錄入GPS儀器，并在相對應(yīng)的各對應(yīng)點進(jìn)行實地測量，取得三組以上比對數(shù)據(jù)后，通過儀器軟件進(jìn)行解算，取得與區(qū)域系統(tǒng)坐標(biāo)、黃海高程相一致的測量標(biāo)準(zhǔn)值后，就可以測量區(qū)域系統(tǒng)坐標(biāo)和高程了。再把設(shè)計院提供的設(shè)計圖道路中心線交點控制表數(shù)據(jù)輸入軟件中，導(dǎo)入含有道路平曲線中樁數(shù)據(jù)信息的程序后，區(qū)域系統(tǒng)數(shù)據(jù)（x，y，h）就轉(zhuǎn)換為道路坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)據(jù)（K，D，H）。在GPS測量儀顯示屏上就能清晰地看到象車載導(dǎo)航儀一樣的線條——道路設(shè)計中心線，并會在儀器顯示屏上自動顯示測量所在點位置：道路設(shè)計中心線樁號和邊距數(shù)據(jù)（比如K7+580，DIST：-17.6米，H：-1.35米，表示：對應(yīng)樁號K7+580樁號，所在位置距離道路中心線左側(cè)17.6米，測量高程數(shù)據(jù)為-1.35米）。GPS測量儀道路坐標(biāo)系統(tǒng)的導(dǎo)入和應(yīng)用，使道路原地面或河塘各測量點與道路設(shè)計中心線樁號的相對位置和距離能精確顯示出來，測量數(shù)據(jù)更直觀，更符合原始地貌真實狀況。利用蘇州市范圍（包括六縣市）統(tǒng)一的CORS網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)場測量人數(shù)由兩人以上到一人，使得測量工作更簡便，測量效率也大大提高。根據(jù)該原地面測量數(shù)據(jù)，包括河塘岸邊坡頂、坡腳，河塘中間各測量點邊距、高程數(shù)據(jù)，結(jié)合道路設(shè)計縱斷面線變坡點設(shè)計高程、圓弧半徑，設(shè)計橫斷面放坡坡比，變寬段、渠化段，超高、反超高的位置、寬度和長度，扣除路面、路基結(jié)構(gòu)層設(shè)計厚度后，軟件自動帶帽、繪制、計算橫斷面圖形和面積。橫斷面道路土方計算方法從以前的河塘部分回填與道路部分回填分別繪圖計算，到現(xiàn)在可以合并在一張橫斷面圖上計算，并與道路設(shè)計圖橫斷面挖填數(shù)據(jù)相比較，便于核對。

比如對該工程其中一個河塘的淤底原地面數(shù)據(jù)測量復(fù)核過程中，通過GPS儀器測量數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)部分測量點所對應(yīng)的道路中心線樁號位置不對，及時進(jìn)行了調(diào)整，移到正確位置，也避開排水溝槽等低洼地點。經(jīng)變更后重新測量，結(jié)果顯示邊距比原來減少4至5米不等，道路中心線跨越河塘范圍長度減少5米，淤底黃海高程也有誤差。同時在河塘橫斷面數(shù)據(jù)上增加補測了河塘岸邊，河底坡腳相關(guān)高程、邊距數(shù)據(jù)；在道路縱向方向，除增加了河塘岸邊，河底坡腳數(shù)據(jù)外，對有變寬段、變坡段、渠化段和超高段起點和終點橫斷面邊距、高程數(shù)據(jù)進(jìn)行補充測量和記錄。對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整確認(rèn)后，結(jié)合道路設(shè)計縱斷面線控制線數(shù)據(jù)（該高程數(shù)據(jù)可統(tǒng)一扣除該點位道路面層和基層結(jié)構(gòu)層厚度），各道路段落橫斷面相對應(yīng)的寬度和坡比數(shù)據(jù)，通過道路土方計算軟件導(dǎo)入經(jīng)校驗調(diào)整過的含有道路樁號、邊距和高程原地坪數(shù)據(jù)，經(jīng)帶帽后形成多個閉合空間，并自動判斷、計算各閉合區(qū)間的橫斷面挖、填形狀和面積，區(qū)間長度，并分別計算、匯總所對應(yīng)路段挖、填土方的分項數(shù)量和總量，相關(guān)數(shù)據(jù)可導(dǎo)入、導(dǎo)出AUTOCAD、EXCEL等軟件進(jìn)行計算、比對。經(jīng)核對，該河塘土方回填量與原申報量相差1500m3，經(jīng)核對確認(rèn)后及時進(jìn)行了調(diào)整。

4 結(jié)論

利用GPS測量儀，除了在道路原地面測量、道路坐標(biāo)系統(tǒng)、橫斷面面積復(fù)核以外，還利用所測量的數(shù)據(jù)直接計算所測區(qū)間工程的項目長度、面積和空間體積；結(jié)合南方CASS軟件，把原始地坪測量高程數(shù)據(jù)或原地面等高線電子文檔，與工程設(shè)計圖形高程數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入后，利用軟件中DTM計算法（方格網(wǎng)法、三角形網(wǎng)法），可計算大型、復(fù)雜造型的土方量。在景觀、綠化工程土方造型工程量算量、復(fù)核方面也得到大量應(yīng)用，取得了很好的效果。建議在建設(shè)行業(yè)推廣GPS技術(shù)的多方面應(yīng)用。

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