GPS技術在高等級公路中的應用

何威

摘要 本文根據近幾年來GPS技術在高等級公路中的實踐情況，具體討論了GPS技術在高等級公路初測中的具體應用技術以及要求，以此得出結論，指導高等級公路的線路勘測與測量工作的展開。

關鍵詞GPS技術；高等級公路；應用

中圖分類號TP3 文獻標識碼A 文章編號209 5—6363（2017）03—0069—02

自進入21世紀后，3s技術呈現高速發展的態勢，GPS作為上個世紀高新技術，在民用領域得到廣泛的應用，例如交通導航、大地測繪等領域。

近年來，GPS技術被廣泛運用在公路勘測與設計之中，而GPS所擁有的衛星定位技術促進了公路勘測方法的變革，GPS技術在道路地理信息系統中占據關鍵地位，是目前我國公路建設中獲取立體坐標的有效手段，對促進我國公路勘測和公路設計的發展具有重要左作用。

與此同時，在高等級公路測量中運用GPS定位技術，在很大程度上緩解了傳統線路控制測量的布局手段以及作業方式，具有網點少、精度高而且費用低的特征，大大地提高了工作效率以及成果精度。

本文重點在高等級初測與定測中論述GPS衛星定位技術的應用，探討有關問題，并提出相關建議。

在傳統的高等級公路線路測量中，一般是采用附合導線方式，對線路附近的國家大地點進行加密。但是各個國家大地點的施測年代不同，所以點位精度存在著較大的差異，導致點位之間的相互關系出現扭曲，所以，對高等級公路的施工以及線路設計帶來極大地不便。

近幾年來，隨著GPS技術的日臻成熟，并將GPS技術運用到高等級公路勘測之中，采用這一先進技術對線路全程進行整體平差設計，使得作業效率極大提高，充分體現了GPS在高等級公路控制測量中的優勢。

1在高等級公路初測中的應用

現階段，高級公路初步測試的任務就是根據路線的方向在沿途設置控制點，設置路線控制點的目的就是為了滿足平面測量和高程控制測量任務的需要，并以此作為路線地形圖測繪和施工的基礎。GPS衛星定位系統本身具有靈活方便、定位準確的優點，在三維的立體坐標中可以快速的獲取現場的情況。但是在高級公路的施工中使用GPS衛星定位技術還存在著以下一些問題。

1.1等級的確定與接收機的選擇

在高級公路的測量施工現場首先使用GPS衛星定位控制網主要是在特殊情況下才可以實施，比如說一些大型的橋梁和隧道工程的勘測和實施，高等級公路的首級控制主要是設置三級的設置網，與大型橋梁和隧道工程的一級和二級是不同的，而高速公路一般是作為四級的施工控制網。在控制點的布設實踐中可以分級布設，或者是越級布設。

在高等級公路的測量施工現場，首要的控制測量任務就是正確的使用GPS衛星定位技術，也就是我們通常乘坐的測地型接收機，測地型接收機一般情況下在使用之前必須充分檢驗其使用性能，在我國高等級公路中使用的GPS接收機一般主要是單頻和雙頻這兩種類型，其中雙頻接收機的最大優點就是不受時間和距離的控制。當邊長在20km以上時可以將電離層誤差對點位坐標的影響基本消除。而且，還可以將整周模糊值迅速地解算出來，與單頻機相比較觀測時間短，但是在其精度范圍上來看無論單頻機還是雙頻機都可以滿足公路控制測量的需求。

1.2作業模式選擇

近年來，GPS定位后的處理技術得到了蓬勃發展，多種應用軟件相繼發布。在兩點間的基線向量如何確定上，供選擇的測量模式有許多種，GPS作業模式的選擇直接關系到高等級公路線路的勘測效率。一般可視情況采用靜態定位作業模式、快速靜態定位作業模式兩種作業模式，介紹如下所述。

1）靜態定位作業模式。在不同的控制點上分別安置GPS接收機，并設站構成基線，在一個時段內同步觀測4顆以上的衛星。將觀測時段設置為30min～2h，將所有已觀測基線組合成閉合圖形，用于外業檢核。靜態定位作業模式控制測量精度較高高，各級路線控制測量的要求均可以滿足。

2）快速靜態定位作業模式。將GPS接收機安置在測區內的一基準站上，對所有的可見衛星進行連續地跟蹤，依次在各待定點上用另一臺接收機設站。這種模式所采用的算法是“快速解算整周未知數”，而且每點只觀測幾分鐘，極大提高了作業效率，但是待定點與基準點間應保持小于20km的距離，而且在觀測時段內要提供有5顆以上可供觀測的衛星，兩臺接收機在工作時無法構成閉和圖形，因此閉合差檢驗難以進行，可靠性低，對測量精度有特殊要求的測量控制網并不適用。

2 GPS網坐標變換

GPS定位隸屬于WGS 84地心坐標系統，在國家或地方的參心坐標系中屬于實用的控制測量成果。所以為了更好的對數據進行處理，要轉換GPS定位成果，一般采取的解決途徑為：設與原地面控制網點重合的新網點，而且將重合點控制在3個以內（包含3個），為GPS網與地面網之間轉換參數的確定提供便利，進一步對GPS網約束平差，并在地面網框架內進行，重合點是GPS網約束平差時的基準點。

經過近幾年的相關實踐，證明：GPS網約束平差的精度值受到點位分布的影響，尤其是在地面點的誤差較大時，此時將對GPS成果產生極為嚴重的影響。一般情況下，與地面經典網相比GPS網的相對精度占據極大優勢。根據GPS網無約束平差結果可以看出，在加入地面已知重合點后，GPS網約束平差結果的精度不高，這個主要原因在于不合理的重合點數據的錯誤引入。而且，重合點已知數據本身就含有一定的誤差，但是若其對GPS網最后平差結果的影響在精度要求范圍內，則認為這一數據的引入是合理的，反之則認為其精度含有粗差。

3公路設計用圖對基準點的精度要求

當前，我國在地形測量中，一般把地形的控制點和最大的地點之間的平面誤差控制在0.1mm之內，可以說要求非常的嚴格。所以說，相鄰大地點之間的邊長誤差必須控制在更小的范圍內，才能指導地形控制測量。在高等級公路線路的GPS勘測中，沿線并無太多的大地點可共聯測，點位之間的距離在幾十公里以上。為了達到測圖的控制標準，就一定要保證點位之間的相對精度。

4結論

在公路建設中納入GPS衛星定位技術，沖擊力傳統的公路勘測作業方式，并顯著提高了公路測設水平。尤其是GPS實時動態定位技術（RTK）的應用，并且可以達到cm級的精度，數據的儲存傳輸非常方便?？偠灾覀儜涌扉_發GPS衛星定位技術并將其應用到道路勘測中去，以提高公路建設的效率，促進公路建設的穩定發展。