GPS在公路工程測量中的應用研究

劉寶鋒

摘 要：隨著社會的發展，我國在公路工程方面有著長足的進步，許多高新技術在在公路工程中得到充分的應用，其中，GPS在公路工程測量中的應用得到了許多人的關注。GPS是全球定位系統的簡稱，是由美國開發出的利用二十四顆衛星進行全球定位的系統。該系統能夠保證在任意時刻和任意地點都能有四顆衛星進行觀測，以便于完成測量、定位、導航功能。其中，GPS已經在人們的日常生活與工作中得到充分應用，如用于汽車行駛的導航系統，用于公路工程測量等。

關鍵詞：GPS；公路工程測量；應用

0 引言

隨著GPS技術的不斷進步，其在各行業中的應用得到越來越多的體現。GPS技術是美國最初為滿足其軍事要求而開發出的全球定位系統，是在20世紀70年代進行研發的，發展至今已經具有了一套比較成熟的定位方案，能夠對一定區域進行高精度定位，對于測繪等工作的促進作用極大。GPS在公路工程測量工作中有著重要的作用，其精度高、測量效率高、成本較低的特點，使其在公路工程測量中得到充分的應用。

1 GPS技術簡介及其在公路工程測量中的特點

GPS自進入民用階段后在各行業的應用得到了充分的發揮。其中，就GPS的主要應用領域，可將其分為三大系統：GPS信號接收系統、數據實時傳輸系統、數據實時處理系統。GPS信號接收系統主要負責衛星信號的接收。在理論上雙頻接收機和單頻接收機都可以應用于公路工程的測量任務，但是在數據處理方面，單頻接收機要比雙頻接收機的工作效率低得多，加上單頻接收機在實際工作中容易出現失鎖現象，一旦出現失鎖現象，在數據初始化的過程中又要浪費許多作業時間，所以在公路工程測量中一般采用雙頻接收機。其次，數據實時傳輸系統負責將基準站中測量到的數據與相關信息傳輸到流動站中，同時要求對流通站的數據進行實時處理，所以，其對于無線通信設備的配置要求比較高，一旦通信設備出現差錯會導致整個GPS系統無法正常工作。此外，GPS在工作時，其傳輸信息量比較大，因此必須要采用較快的傳輸速度，一般而言，波特率要求在9600以上。在數據傳輸的同時，我們可以對基準站的信息進行實時檢閱，對其設備的運作狀態和信息進行及時了解，對不合格的信息及時排除。實時處理系統主要將基準站處理過的自身信息與傳輸系統傳輸過去的采集數據進行相關處理，流動站將基準站傳輸過來的數據與自身所采集到的數據進行差分觀測值，在整周計算后進行實時核計。只有保證將四顆衛星的圖形數據及時傳輸到流通站，才可以實現定位系統的高精度定位，但是這對實時處理系統提出了要具有極高計算能力的要求。目前而言，計算機技術發展較快，其計算能力有著長足的發展，所以在實際應用中其計算能力完全能夠滿足其要求。

2 GPS技術在公路工程測量中的具體應用

目前，最常用的GPS技術為實時動態定位技術，簡稱RTK技術。RTK技術是一種實施載波相位差的GPS技術，在其具體應用中將數據傳輸技術與測量技術相結合。這是將GPS技術與公路測量技術結合的又一次突破。在實時動態定位技術實際運用中，克服了以前測量技術在靜態測量和快速動態測量中對其采集數據進行后處理的缺陷，實現了將觀測站的測量結果進行實時監控的功能。在以前的GPS測量技術中，根本無法及時對監測數據的質量和測量結果進行有效審核，若是發現有不合格的數據就要進行重新測量。為了將重新測量的情況降到最低，就會將測量時間進行相應的延長，以此來獲得更多的觀測余量，以免出現不合格的測試數據時要進行返工，但是，也因此降低了GPS測繪工作的工作效率。實時動態定位測量系統可以劃分為軟件和硬件兩大模塊，主要為衛星信號的接收與傳輸系統、衛星信號的軟件解析系統。硬件部分為衛星信號的接收與數據傳輸系統，主要包括兩套GPS信號傳輸設備，具體包括GPS接收器、天線、電池等基礎設備，這些設備是要安放在基準站和流動站的。其中，基準站主要負責跟蹤所有可見衛星，并且要將其觀測的數據通過數據傳輸系統進行實時傳輸，當數據用戶接收后就可以對測量數據進行相應的審核。在軟件部分，由于現今計算機技術的發展，這一方面的技術已經比較成熟，可以根據技術要求對其進行相關設定，將審核工作進行自動化設置。該系統以載波相位為實時動態量，但是這種變量存在初始整周未知數精確度的確定問題，需要對其進行失鎖后的再初始化。但是，關于這一方面的問題在計算機快速解算技術發展的情況下已經得到有效解決，給實時動態定位測量技術打下了較好的基礎。

對于公路工程測量而言，GPS動態測量技術與靜態定位技術相結合可以將工作效率和工作質量得到極大的提升，尤其是對于公路平面控制測量來說。常規的測量方法與GPS技術相結合可以有效地提升工作效率，這既是對傳統技術的繼承又是對新興技術的發展，同時，隨著RTK技術的不斷完善與發展，GPS技術在公路工程中的應用會更加廣泛。

3 結語

通過對上述觀點的分析，我們可以知道，利用GPS在進行工作時具有更加高的定位精度和測量精度，沒有測量距離的限制。尤其是我國幅員遼闊，地形也比較復雜，存在許多傳統人工根本無法進行測量的險要地形，而GPS技術剛好可以對其進行測量，較大程度上拓展了我國公路工程測量的工作范圍。利用GPS技術進行測量可以在很大程度上提高工作質量和工作效率，由于GPS技術是利用計算機技術進行相關數據的計算，在很大程度上實現了自動化作業，所以，其工作質量和工作效率得到了較大程度的提升，尤其是現今比較熱門的實時監測跟蹤技術（RTK）給公路測量技術帶來極大的提升。

參考文獻

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（作者單位：楊凌職業技術學院）