GPS在公路工程的應(yīng)用

陳其中 楊紅麗

摘要：隨著我國(guó)城市化建設(shè)水平要求的不斷提升，公路工程建設(shè)質(zhì)量的管制及要求也愈加嚴(yán)格。GPS定位技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用提高了公路工程施工的質(zhì)量和效率。本文將就GPS定位技術(shù)的特點(diǎn)及GPS定位技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用做詳細(xì)具體的論述。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；公路工程；特點(diǎn)；應(yīng)用

20世紀(jì)50年代，GPS定位技術(shù)被美國(guó)人研發(fā)并使用。隨著信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS定位技術(shù)被賦予了新的功能和應(yīng)用。測(cè)繪定位技術(shù)的不斷完善使得GPS被廣泛的應(yīng)用于公路工程的建設(shè)中。如公路測(cè)設(shè)、公路測(cè)量、公路控制測(cè)量、橋梁形變、隧道形變監(jiān)測(cè)等。

1 GPS 定位技術(shù)的特點(diǎn)

GPS是英文Global Positioning System的縮寫，意譯為中文簡(jiǎn)稱全球定位系統(tǒng)。其最早有美國(guó)專家所研制，被應(yīng)用于戰(zhàn)地情報(bào)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。現(xiàn)如今，大多數(shù)國(guó)家開始對(duì)GPS定位技術(shù)進(jìn)行深入的研究，并取得了顯著的效果。GPS技術(shù)當(dāng)前被廣泛的應(yīng)用與生產(chǎn)生活的各個(gè)環(huán)節(jié)。如汽車導(dǎo)航、公路工程工作等。GPS技術(shù)之所以被廣泛的應(yīng)用和研究，主要因其自身的四大優(yōu)點(diǎn)。

（1）精準(zhǔn)度高。GPS技術(shù)相較于傳統(tǒng)的觀測(cè)技術(shù)來(lái)說(shuō)，其精準(zhǔn)度是無(wú)法比擬和超越的。倘若在觀測(cè)1000km開外的路段基線上，其精準(zhǔn)度可以達(dá)到0.01ppm，這一超高精準(zhǔn)度目前無(wú)任何觀測(cè)技術(shù)可以達(dá)到。在工程密度定位中，所產(chǎn)生的誤差值小之又小。

（2）觀測(cè)時(shí)間短是GPS的一大特點(diǎn)。傳統(tǒng)觀測(cè)技術(shù)的觀測(cè)時(shí)間平均維持在一個(gè)小時(shí)以上，而使用GPS技術(shù)僅需二十分鐘甚至更短的時(shí)間。GPS根據(jù)定位測(cè)量特性的不同，如快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量、動(dòng)態(tài)相對(duì)定位測(cè)量等，加之測(cè)量距離的遠(yuǎn)近，其測(cè)量時(shí)間也有所不同。

（3）操作簡(jiǎn)便。因軟硬件技術(shù)的不斷升級(jí)，GPS接收器的性能被不斷的加強(qiáng)和完善，其自動(dòng)化程度愈來(lái)愈高。因內(nèi)部存儲(chǔ)設(shè)備的精簡(jiǎn)，接收機(jī)的體積較之以往輕便小巧許多，這對(duì)于測(cè)量工作者來(lái)說(shuō)，極大的減輕了其體力的消耗和透支，降低了觀測(cè)的難度和強(qiáng)度。

（4）不受環(huán)境因素影響。GPS在工程觀測(cè)的過(guò)程中，其不受氣候因素的影響，無(wú)論刮風(fēng)下雨、酷暑嚴(yán)寒，其依然可以照常工作。并且其工作不受時(shí)間、地點(diǎn)的影響，在任何場(chǎng)合任何時(shí)候都可照常連續(xù)的工作。這一技術(shù)特點(diǎn)為工程觀測(cè)帶了了便捷，提高了工程觀測(cè)工作的質(zhì)量和效率。

2 GPS定位技術(shù)在公路工程中的具體應(yīng)用

2.1 GPS 定位技術(shù)在公路測(cè)設(shè)和公路測(cè)量中的應(yīng)用

公路測(cè)量是指使用簡(jiǎn)單的測(cè)量工具對(duì)公路的路長(zhǎng)、路寬、地基高度等進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)過(guò)程。公路測(cè)設(shè)與公路測(cè)量的概念大相徑庭，公路測(cè)設(shè)首先需對(duì)公路的基本屬性進(jìn)行測(cè)量，而后根據(jù)測(cè)量結(jié)果對(duì)公路的附屬屬性進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整。公路勘察不包括在公路測(cè)設(shè)過(guò)程中。公路測(cè)設(shè)測(cè)量的數(shù)值精準(zhǔn)度較之公路控制測(cè)量來(lái)說(shuō)要降低許多，但其需要在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)達(dá)成測(cè)設(shè)測(cè)量的目標(biāo)，這也就意味著公路測(cè)試測(cè)量的實(shí)時(shí)性較強(qiáng)。近幾年，隨著信息科技水平的不斷提升，GPS定位技術(shù)的發(fā)展愈漸成熟。現(xiàn)階段，在國(guó)外眾多公路工程建設(shè)的過(guò)程中，建筑企業(yè)已經(jīng)開始采用GPS定位技術(shù)輔助公路測(cè)設(shè)測(cè)量工作的完成。國(guó)外在GPS定位技術(shù)用于公路工程建設(shè)上取得了顯著的成果。目前，我國(guó)使用GPS定位技術(shù)進(jìn)行公路測(cè)量的方式方法并未得到廣泛的推廣和應(yīng)用，GPS用于公路測(cè)設(shè)測(cè)量的技術(shù)還處于初級(jí)階段。RTK是一項(xiàng)傳統(tǒng)的用于公路測(cè)設(shè)測(cè)量的定位技術(shù)，公路測(cè)量的技術(shù)人員通常會(huì)采用常規(guī)全站儀與RTK技術(shù)相結(jié)合的方法，二者技術(shù)的有效結(jié)合，使得GPS技術(shù)的無(wú)通式功能得以充分發(fā)揮，加之常規(guī)全站儀輕便靈巧的特點(diǎn)，二者技術(shù)的有機(jī)結(jié)合為公路測(cè)設(shè)測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)提供了便捷高效的測(cè)量方法和技能，滿足了公路測(cè)設(shè)測(cè)量工作對(duì)技術(shù)的需求，提高了公路測(cè)設(shè)測(cè)量人員的工作效率，極大的改善了公路觀測(cè)的質(zhì)量，隨之形成了一套行之有效的公路觀測(cè)系統(tǒng)。

2.2 GPS 定位技術(shù)在公路控制測(cè)量中的應(yīng)用

公路控制測(cè)量是公路路線設(shè)計(jì)人員進(jìn)行基礎(chǔ)路線設(shè)計(jì)的前提和基礎(chǔ)。較之公路測(cè)設(shè)測(cè)量來(lái)說(shuō)，其對(duì)公路測(cè)量數(shù)值的精準(zhǔn)度要求較高。近幾年，隨著我國(guó)城市建設(shè)水平的不斷提升和城市建設(shè)步伐的日漸加快，道路建設(shè)的形式、規(guī)模較之以往發(fā)生了較大的改變，高等級(jí)道路愈發(fā)成為一二線城市公路修建過(guò)程中的主要工程。傳統(tǒng)路線勘測(cè)工具的路線測(cè)量的數(shù)值精度較低，而高等級(jí)道路的修建對(duì)路線勘測(cè)的質(zhì)量和精準(zhǔn)度要求較高。由此可以看出，高等級(jí)道路的修建意味著傳統(tǒng)路線勘測(cè)技術(shù)已不再適應(yīng)其修建需求。而GPS定位技術(shù)恰好能夠滿足高等級(jí)公路控制測(cè)量的高精度需求。

早在上世紀(jì)九十年代中期，我國(guó)公路建設(shè)部門就已經(jīng)展開了把GPS定位技術(shù)應(yīng)用于公路控制測(cè)量過(guò)程中的研究。GPS定位技術(shù)的應(yīng)用較為廣泛，其不僅僅局限于公路控制測(cè)量過(guò)程中的使用。其同樣適用于大型橋梁建造和隧道修建中。因GPS定位技術(shù)無(wú)需通視的特性，建筑的總體結(jié)構(gòu)能夠通過(guò)圖形清晰完整的展現(xiàn)出來(lái)。此外，在建筑的常規(guī)控制測(cè)量中，無(wú)檢核的支點(diǎn)的測(cè)量較為復(fù)雜，其工作難度較大。而GPS技術(shù)的運(yùn)用極大的降低了測(cè)量難度，為其測(cè)量提供了便捷。靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)是工作人員在公路控制測(cè)量中所普遍采用的一項(xiàng)技術(shù)。

因其具備精準(zhǔn)度高的特點(diǎn)，其通常被用于精準(zhǔn)度要求較高的空地測(cè)量和形變監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。

2.3 GPS 定位技術(shù)在橋梁形變、隧道形變監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

GPS定位技術(shù)較之傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)測(cè)量工具來(lái)說(shuō)，其最大的優(yōu)勢(shì)便是其較高的精準(zhǔn)度。這一特性使其被廣泛的應(yīng)用與橋梁形變和隧道形變的監(jiān)測(cè)中。加拿大的一所綜合研究性大學(xué)曾使用一臺(tái)捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)和兩臺(tái)GPS接收器外加一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)組建起一個(gè)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用于公共道路的路形測(cè)量，為公路養(yǎng)護(hù)工作的開展提供了便捷有效的工具。我國(guó)繼加拿大之后開始了將GPS定位技術(shù)應(yīng)用于橋梁變形、隧道變形監(jiān)測(cè)的研究。美國(guó)一所著名大學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)室使用GPS定位技術(shù)建立了一項(xiàng)用于橋梁監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，為美國(guó)聯(lián)邦道路管理局的道路變形監(jiān)測(cè)工作的高效開展提供了有力的技術(shù)保障。目前，這一建立在GPS定位技術(shù)基礎(chǔ)上的橋梁觀測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)成功的應(yīng)用于美國(guó)兩架大型公路橋梁的觀測(cè)。

現(xiàn)階段，我國(guó)在GPS定位技術(shù)應(yīng)用于公共工程領(lǐng)域中的研究尚不成熟，仍需研究人員的不斷努力和進(jìn)取，從而為公路工程建設(shè)提供堅(jiān)實(shí)良好的技術(shù)保障。

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