GPS在公路控制網中的應用

李海泉

（中交路橋華南工程有限公司）

GPS在公路控制網中的應用

李海泉

（中交路橋華南工程有限公司）

在市場經濟條件下，我國的交通系統得到了不斷的發展和進步。公路的測量控制是交通系統的建設中十分重要的一個部分，隨著社會的進步，公路的測量控制要求越來越高，越來越多的新技術被運用在公路的控制網中。GPS技術作為一種新型測量技術，在公路控制網中得到了十分廣泛的運用。本文簡單介紹了GPS技術與公路的測量控制，探討了GPS技術在公路控制網中的應用，旨在提高GPS的測量控制水平，促進行業的發展。

GPS；公路；測量控制

引言

隨著國民經濟的迅速發展，城鎮化進程的不斷加快，我國的交通系統不斷完善，公路運輸得到了長足的發展。在此背景下，公路的設計建筑要求不斷提高，具體來說，現代公路的勘察要求時間短、精度高、設計CAD化、內外業數據一體化，這就給現代公路的發展帶來了巨大的挑戰。而傳統的測量手段布網困難、作業強度大，所使用的時間較長且精度不高，已經難以滿足現代公路不斷發展的要求。在這樣的條件下，引進測量勘察新工藝，是促進公路交通系統不斷完善的重要內容。將GPS技術運用到公路控制網中，能夠充分發揮其技術優勢，取長補短，滿足行業發展的要求。

1　GPS概述

作為一種新型測量技術，GPS測量技術結合了衛星技術、測量技術和無線電技術，在公路建設中應用十分廣泛，尤其是在控制網建設過程中，GPS測量技術是最為重要的主流技術，有了GPS測量技術作為基礎，控制網建設就有了質量與速度的保證，公路建設的整體效率和品質就得到了基礎性的保障。GPS測量技術是依靠空間運行的多顆GPS衛星組成的定位系統，通過衛星與衛星、衛星與地面的位置信息，以空間技術、載波相位技術和距離交匯算法來確定測量點位置三維信息的技術。GPS測量技術具有絕對定位功能和相對定位功能，絕對定位是以地球中心為基礎，確定測量點絕對地理信息的方法；相對定位是根據中心GPS觀測站而得出測量點相對位置信息的方法。GPS測量技術的優勢明顯，由于利用空間運行衛星進行測量和定位，因此較傳統測量技術比適用范圍更廣，特別是通信所用的載波具有波長小、精度高的優勢，使得在高等級公路的規劃和建設中應用十分普遍。GPS測量技術在系統上具有可升級的接口，這就可以利用計算機、網絡等手段對GPS測量技術進行不斷地優化與改造，這一點十分符合公路建設的實際，因此，GPS測量技術在公路建設中會得到越來越廣泛而深人地應用。通常來說，在進行GPS的測量作業時，需要達到一定的技術要求，具體如表1所示。

2　公路測量控制

2.1公路測量控制的特點

公路是沿帶狀延伸的，因此其跨越長度長，在進行勘測、設計和施工時都要分段進行，在將其各段的數據整合起來。在大型公路的測量控制中，尤其要注意與各個城市相關設施的連接，此時，公路控制網就發揮出了其重要作用。公路的控制測量是沿線工程測量的基礎，是保證公路工程質量的重要因素。

表1　GPS測量作業基本技術要求

2.2GPS在公路控制測量中的應用優勢

GPS技術之所以能夠在公路控制測量中得到廣泛的運用，與它的高度自動化和測量精度是分不開的。GPS測量技術的使用彌補了傳統測量方式的步驟，提高了公路控制測量的效率，具體來說，其應用優勢主要體現在以下幾個方面：①觀測站之間無需通視；②定位精度高，國家將GPS測量精度分為A-E級五個標準，具體如表2所示，其中，A與B兩級是國家GPS控制網，C和D兩級針對的則是局部性的GPS網，在進行GPS網的技術設計時，應根據具體的測量區域和控制網的設計用途確定其等級和標準；③所需要的觀測時間短，效率高；④提供三維坐標；⑤操作簡便，自動化程度高；⑥能夠實現全天候作業；⑦成本低、經濟效益高。

表2　GPS的測量精度

2.3公路測量長度變形問題處理

3　GPS在公路控制網中的應用

公路設計和建設一般具有時間短、建設任務重的特點，如果在測量工作中采用傳統測量技術，將會造成建設單位、施工隊伍的經濟效益與建設速度的下降。為了提高公路設計和建設的質量，加強公路工程的進程，應該將GPS測量技術有效地應用到公路實際的設計與建設之中，特別在公路控制網的建設里更應該發揮GPS測量技術的速度、精度優勢，使控制網建設的進程和質量得到進一步地提高，以達到對公路建設的有力支持。由于公路以帶狀分布，因此在GPS測量技術應用過程中要做好控制網精度的保證和提高工作，具體來說，GPS的公路控制網根據其設計等級的不同，有不同的技術要求，具體如表3所示。

表3　GPS網的主要技術要求

3.1做好公路控制網基線解算

在公路控制網基線解算的過程中要首先做好流程控制，控制網基線解算的步驟一般為：控制網同步環檢核→控制網異步環檢核→重復控制網基線檢核→控制網基線解算，要在基線解算過程中采用向量解算值的方式進行，這樣有利于提高控制網的精度，也有利于進行控制網平差計算。

32做好公路控制網平差

要根據公路的特點建立起控制網同步觀測閉合環、異步觀測閉合環，控制控制網閉合差，高等級公路建設中控制網的布設與測量結果滿足GPS網D級網的精度要求，并符合公路設計的基本技術要求。

3.3注意要點

在進行GPS的公路網測量工作時，對各測量站之間的通視沒有要求，公路控制網圖形結構的選擇較為靈活，這就使得選點工作比較簡便。但點位的選擇對保證觀測工作的順利進行、可靠地保證測量結果及后期對工程應用的方便具有重要意義，因此，在選點工作開始之前，應收集和了解測區的地形情況以及原有測量標志點的分布及保存情況，以便確定合理的測點位置。因此選點以及數據采集、處理過程中應注意以下事項：

3.3.1GPS測量點的選擇

在進行測量點的選擇時，要重點觀察測量點的周圍環境和建筑狀況，測量點應選在遠離大功率的無線電發射臺和高壓電線外的區域，以避免其周圍磁場對GPS信號的干擾；測站點應易于安置接收機，視野開闊，周圍沒有障礙物，以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收的可能性。此外，測站點應選在交通方便的地方，并且便于用其他測量手段聯測和擴展。3.3.2 GPS測量控制點的標記

選取GPS控制點時，要注意選在地面基礎穩定、易于保存的位置，做好位置點的標記工作。在GPS測量技術應用的過程中控制點的高程不能完全由GPS高程代替，必要時需用水準儀重新進行高程測量。

3.3.3GPS測量數據的轉換

在一些特殊的公路設計中，公路控制網的坐標有其獨特的要求和標準。這就要對GPS的測量數據進行轉換，使其能夠在目標坐標系中運用。

4　結語

通過以上分析可以看出，GPS測量技術精度高、速度快、功能齊全，并且能夠全天候地進行工作，在布設各種精密工程的控制網中應用十分廣泛，已在很大程度上取代了傳統的測量方式。在公路控制網中，GPS也發揮其本身的優勢，大大提高了公路控制網的布設效率，滿足了公路控制網布設的精度要求，對于促進我國公路建設有著十分重要的現實意義。

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U412.24

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1673-0038（2015）22-0230-02

2015-5-18