實時GPS測量在公路工程中的應用

摘要：本文簡要的介紹了實時GPS在公路工程中的應用

關鍵詞：GPS；實時GPS；公路工程

Abstract：The paper introduces The Application of real time GPS messuring in Road .

Key words：GPS， real time GPS messuring，road.

0引言

GPS是全球定位系統（Global Positioning System）英文縮寫，是美國國防部于1973年開始研制，1993年建設完成的[1]。GPS具有實時提供空間三維坐標、三維運行速度和時間信息的功能，能快速地確定位置，所測點位間可以不通視，不需要建立標志等優點，并且儀器小巧，操作方便，目前廣泛應用于各種工程的規劃、設計和施工中。

GPS的作業模式不同，所需要的采集數據的時間就有所區別，應用的工程領域也不同。目前GPS的作業模式主要有以下4種。

1、靜態定位模式

靜態定位模式是要將GPS的接收機安置在基線的端點上，在數據的整個采集過程中是固定定不動的。靜態定位模式需要兩套或者兩套以上的接收部分，安置在一條或者數條基線的端點[2]。因為靜態定位模式中的基線邊可以布設成閉合圖形，增加了觀測成果的檢測精度，提高了觀測網的強度，所以是所有GPS作業模式中精度最高的一種作業模式。

2、快速靜態模式

快速靜態模式是在基準站上安置一臺接收機，用于連續地跟蹤能捕獲的所有衛星，在流動站上還需要安置一臺接收機，這臺接收機需要靜止狀態下觀測幾分鐘，用于快速地結算整周未知數?？焖凫o態模式也要求至少跟蹤4顆以上的衛星，而且對基準站和流動站之間的距離不超過15KM。這種作業模式的精度沒有靜態定位模式高，因為這種作業模式沒有校核條件。

3、準動態定位模式

基準站的設置同快速靜態模式是一樣的，要將另外一臺接收機安置于第一個待測點上，觀測幾分鐘后，在相對鎖定的條件下遷站，在其他各點上只需要停留幾十秒就可以，也要求基準站和流動站之間的距離小于15km。這種作業模式的特點是速度快。

4、動態定位模式

動態作業模式和準動態模式基本上是一樣的，但是除了在第一個待測點上停留外，其他各點上都不需要停留。這種作業模式的觀測速度是最快的，而且可以直接將接收機安置在運動的載體上。

1實時GPS測量

實時GPS的定位技術就是動態測量，通過無線數字通訊系統，將基準站和接收機連接成一個整體，基準站將所觀測到的測量數據通過電臺傳遞給流動站，流動站再將接收到的數據與本站測得的數據進行差分處理，算出兩站之間的基線長。

1.1組成

1、信號接受系統

因為要求實時進行觀測，所以必須是雙頻接收機才能滿足要求實時GPS接受信號的要求。

2、實時傳輸數據系統

因為流動站要隨時查閱基準站的信息，這些信息是很多的，大量的，所以GPS應具備實時傳輸數據的能力，而且傳輸速度要求必須快，所以要求實時傳輸系統的波特率在9600以上，否則難以滿足實時傳輸數據的要求。

3、實時處理數據系統

通過無線傳輸系統，基準站將自己觀測到的數據要傳輸給流動站，流動站需將接受到的數據和本站觀測到的數據組成差分觀測值，然后進行實時處理，如果能保證鎖定4顆以上衛星，實時GPS就能保證測到數據的精度達到厘米級以上，所以必須具備強大的處理數據系統。

1.2特點

靜態GPS不能實時地測量點的數據，所以在工程放樣中不能使用，而實時GPS具有實時性，所以可以用于工程放樣中，而且精度可以達到厘米級；在實時GPS測量中，受到未知因素的限制而失鎖，也會在幾分鐘內重新捕捉衛星，從而完成整周未知數初始化，只要能接受到衛星信號，可以全天24小時進行觀測。

2在公路工程中的應用

實時GPS具有精度高，只要能接受信號可以全天候工作的特點，所以現在已經廣泛的應用到了公路工程中。

1.繪制大比例尺地形圖

傳統的方法來繪制大比例尺地形圖，是用經緯儀和小平板來進行操作的，，要先布設導線網，精確的測出所選控制點的三維坐標后，再進行碎部測量，最后根據碎部點坐標，才能繪制大比例尺地形圖，需要花費大量的時間，而且外業的工作量是相當大的。如果采用實時GPS測量，只需要流動站在每個碎部點上停一下，就可以實時的獲得這個點的坐標，在軟件系統中形成碎部點數據，由繪圖軟件就可以繪制成大比例地形圖了，這樣大大地節約了外業工作量，不僅測圖的速度快，而且所繪制出圖的質量也有所提高。

2、公路工程的控制測量

因為GPS進行測量時，所測的觀測點之間是不需要通視的，所以GPS控制網的圖形布設也比較隨意，點位置的選擇比傳統的控制測量簡單很多。但是點位的選擇上也應注意周圍不要有高大的建筑物，高壓輸電線，大面積的水域等，因為以上這些情況都會影響GPS接受衛星信號的，所以要選擇在視野開闊的地帶。而且實時GPS可以實時獲得點位的坐標，如果在觀測的過程中，所測精度過低的話，可以馬上重新采集數據，一直達到要求為止，所以在控制測量中如果采用實時GPS測量，會更方便、更靈活。

3、公路中線測量

公路施工通常是在現場標定出公路的中線，采用實時GPS來進行施工儀器，只要將設計人員提供的點的坐標輸入到到實時GPS中，這臺儀器的系統就會自動定出所需放樣的點位，而且放樣的是點的坐標，不具有誤差的累積性，道路中線上的所有點的精度都是一樣的。

4、公路斷面的測量

公路工程是一條三維的空間實體，所以在確定點的里程樁號后，還需要繪制縱橫斷面圖，這就需要采集縱橫斷面數據。采用傳統的方法采集縱橫段面數據是利用水準儀、鋼尺，需要花費大量的人力、物力。如果采用實時GPS來進行縱橫斷面圖數據的采集，則工作量會減少很多。

5、公路工程的施工測量

實時GPS測量，具有強大的軟件系統，可以很方便的在施工現場放樣點的坐標、水平距離、角度以及坡度，施工測量的精度能達到厘米級以上，滿足公路工程施工精度的要求。

3結語

GPS測量是當前世界上最先進、最完善、最可行的衛星導航與定位系統。而實時GPS測量不僅精度高，還具有實時性，所以更適用于高速發展的公路工程。

參考文獻：

[1]李仲，建筑工程測量.高等教育出版社，2014

[2]孔達，水利工程測量.中國水利水電出版社，2006

[2]施品浩.GPS定位作業模式探討.武漢測繪科技大學學報，1992（2）：18～27

作者簡介：鄭麗娜（1974-），女，講師，從事道路勘測與測量工作。