GPS定位技術在海外長路線公路測量中的應用前景

全逸群

中國新興建設開發總公司，北京 100089

GPS定位技術在海外長路線公路測量中的應用前景

全逸群

中國新興建設開發總公司，北京 100089

貝寧共和國阿博公路改造項目起于阿拉達市（K45+760）至祖省的博伊貢（K117+865.612）終止，全長72.105 612km。在工程測量中用GPS進行測量控制、橫斷面測量、水溝涵洞等等的施工測量工作，產生了較為理想的效果，GPS的工程測量技術在以后的海外長路線公路工程測量中應用前景廣闊。

GPS定位；靜態觀測；工程測量；RTK實時動態測量

1 傳統施工測量工藝的特點

測站之間須相互通視的問題一直是傳統測量的難題，特別是在進行控制點測量時，傳統測量中無論是使用全站儀、經緯儀、水準儀等測量儀器，都要求測點之間能夠相互通視。貝寧共和國地處非洲西部，臨近赤道，屬于高溫多雨地帶，草木茂盛。清表前的阿博公路兩側植被稠密，導致我小組在公路測量過程中，要在高過人的草地里行走，在陡峭的土坡兩側難以布設相互通視的點位。并且點位也要根據地形要求來埋設，一般地段每千米要2～3個點，對于環境復雜的改線段，每公里要布置6～8個點才能滿足測量需要。由于全站儀測量速度緩慢，所以每天難測1km，轉站和搬站占用了大部分時間。

2 公路施工測量工藝改進

針對以上傳統測量方式存在的問題，阿博公路第三標段項目部經過研討，決定采用水準儀配合GPS定位技術進行測量，以提高長路線公路工程的測量效率，節省測量作業時間，保證施工順利進行。

在使用GPS進行靜態、動態測量過程中，我們具體從以下幾個方面進行實施。

2.1利用GPS靜態測量技術進行控制網復核、加密

在進行GPS外業靜態測量時，直接將GPS接收機架設在所測控制點上接收衛星數據，在內業數據處理時，利用接收到的衛星數據的變化來求得待定點的坐標。利用GPS靜態測量技術對控制點進行復核、加密的優點在于即保證了觀測數據的準確性，又避免了因路線過長導致的頻繁轉站，從而極大地提高了測量效率，加快了測量進度。

2.1.1GPS靜態觀測步驟

1）制定觀測計劃。在施測前，根據控制網的布設方案、規模的大小、精度的要求、參與作業的GPS數量以及后勤保障條件（交通、通信）等，制定靜態觀測工作的進程表及接收機的調度計劃，以便順利地實現預定的觀測任務。

2）安置及啟動儀器。（1）在遠離反射源，避開電磁場干擾的觀測站點上安放三腳架；（2）打開儀器箱，取出基座及對中器，將其安放在腳架上，在控制點上對中、整平基座；（3）從儀器箱中取出接收機，將其安放在基座上，并將其鎖緊；（4）多次量取儀器高，間隔測量的差值少于3mm，計算平均值作為最終控制點標石至GPS儀器的最終高度；（5）將主機調節至靜態觀測模式，待衛星指示燈閃爍，即為搜索衛星過程，若主機衛星燈進入長亮狀態說明已鎖定衛星，直至指示燈按照固定間隔時間閃爍，即為收集衛星數據中；（6）在設計院點位復核無誤的基礎上對加密點位進行靜態定位測量工作，一般是在三個以上的連續的控制點上安置GPS，并同時接收衛星信號。

3）記錄外業觀測數據。包括主機以及控制點的數據信息，為后期的內業數據處理做好準備工作。

4）觀察接收狀態。在接收機工作期間，不定時察看接收機狀態是否正常。在數據采集過程中，防止無關人員及牲畜在儀器附近走動。

5）關機。到達預計觀測時間后，在收到小組長的結束觀測指示后，先關閉接收機電源，然后再次量取天線高。將關機時間及測后天線高填入觀測手簿后收儀器。

6）根據預定觀測計劃轉站。在靜態觀測過程中，由多臺GPS主機在不同的測站同時進行同步觀測，時間由40分鐘到幾小時不等。測量結束后直接移動儀器至下個相鄰控制點，不需通過頻繁轉站才能觀測至下一控制點，為此大大節省了測量時間。

7）下載靜態文件、內業處理數據。

2.2提高GPS靜態數據可靠性的方法

2.2.1增加靜態觀測的獨立基線數

對預計的GPS網進行布設時，適當增加觀測期數可以有效的提高靜態數據的可靠性。原因是由于觀測時間段的增加，可增加靜態觀測的獨立基線數，為后期數據處理提供更多的分析依據，從而提高觀測數據的可靠性。

2.2.2確保測站點的重復觀測數

通過多次觀測同一設站點，有利于觀測者及時發現設站、對中、整平、等人為原因造成的錯誤。當在同一測站上多次使用同一臺GPS主機進行多個時段的觀測時，需要測量人員重新安置儀器，避免產生各種操作誤差和錯誤。確保在每個設站點上有三條以上的獨立基線相連，有利于提高測站數據的可靠性。

2.2.3利用GPS-RTK定位技術克服地形復雜，無法通視的困難

在進行完控制網的加密測量工作后，就可以直接用GPS-RTK動態測量技術進行公路測量工作。無需測站點間相互通視，這是傳統測量儀器不能企及的。GPS只要架一次基站，就可以完成4km左右的全部測量工作。在坐標數據采集、放樣等測量工作中，可以完全代替全站儀，并且測量精度能夠得到保證。

GPS-RTK技術外業的操作方法：

步驟一：室外架設基準站。

選擇視野開闊且地勢較高的地方架設基站，基站附近不應有高樓或成片密林（衛星接收不好）、大面積水塘（多路徑效應嚴重）、高壓輸電線或變壓器（有干擾）。基站可以架設在未知點和已知點上。

步驟二：GPS和移動站主機連接

GPS手簿與移動站GPS主機通過藍牙連接，在使用UHF電臺時，將差分天線連接在移動站GPS主機上。設置移動站，使之與基準站電臺頻道一致。

步驟三：采集控制點數據信息

在兩個及兩個以上的控制點上收集衛星數據，將采集的源坐標儲存至記錄點庫。

步驟四：求解轉換參數和高程擬合參數

在四參數解算的軟件中，在源坐標中輸入通過衛星采集的數據坐標，對應的在目標點庫輸入當地的坐標，加載完數據后進行解算。四參數縮放比例越接近于1越可靠。

步驟五：碎部測量

為提高碎布測量和數據放樣的效率，可將相關的數據信息提前錄入GPS手簿中，外業測量中，打開線路放樣功能界面，快速的進行測設點的放樣。也可進行縱橫斷面的數據信息的采集，通過格式轉換即可進行原地貌數據計算。

3 效果檢查總結

由檢查效果可以看出，GPS定位技術應用相對于傳統的測量方法來講，具有如下突出優點：

1）觀測不需要通視，測量時選點靈活。不需要建立瞻標，這樣可以大大減少測量觀測時間。比傳統測量方法適應性更強，并且作業不受環境和距離限制。

2）觀測時間短，采用GPS技術布設控制網，因其圖形強度系數高，能夠有效地提高點位趨近速度。布設控制網時，每個測站上的靜態觀測時間一般在1個小時左右，且根據施工需要進行任意布設。測量放樣時，每個點位所需的測量時間不到半分鐘。

3）抗干擾能力強，保密性好，可以實現全天候連續測量定位。GPS定位技術性能穩定，可在任何地點進行全天候工作，一般不受天氣狀況的影響，大大方便了測量作業。

4）自動化程度高，操作簡便。定位系統可具有自動記錄數據、自動平差計算、跟蹤觀測等功能，操作簡單，提高了工作效率。

5）采用GPS定位技術進行測量工作與傳統的測量方式相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低測量工作人員數量及相應測量工作的勞動強度。

[1]汪燈林.GPS定位技術在工程測量中的應用[J].中國高新技術企業，2009（22）.

[2]徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2013.

TP3

A

1674-6708（2016）171-0128-02

全逸群，中國新興建設開發總公司技術員，研究方向為公路工程測量。