GPS在公路工程測量中的應用

李光宇

引言

GPS測量技術是一種以GPS技術為依托的工程測量手段，具備高度自動化、高精度的特點，越來越受到測量工作者的關注。工程測量涵蓋工程建設中的設計階段、施工階段與管理階段，在工程建設過程中有著不可替代的地位，此外，其對于測量手段的要求較高，必須要具備很高的精度，因此，探討工程測量中GPS測量技術并研究其實際應用具有重要的現實意義。

1 GPS技術的基本概述

1.1 發展以及系統組成

GPS技術出現在20世紀60年代，那時的GPS主要用于定位和導航。相關試驗證明，地球上的任何地點，只要能夠接收到衛星信號，就可以用GPS技術進行定位。不管是三維坐標還是兩點間的三維坐標差，都可以準確地測定，這也是近年來GPS技術被廣泛應用到各個領域的重要原因。

1.2 GPS技術的特點

GPS技術的特點主要表現在以下幾個方面：①可以不受時間和地點的限制。這是因為布置在近地面的GPS衛星能覆蓋到地球上的任何一個地方。正常情況下，在任意公路時間內，在地球上的任意地點都能同時觀察到4顆以上的偵查衛星，因而在進行定位和授時服務時可以打破時間和地點的限制。②不受天氣情況的限制。以工程測量為例，傳統的人工測量方法很容易受到天氣等環境因素的影響，無法保證測量數據的準確度和戶外作業人員的安全。而GPS技術很好地避免了這些問題，即使在惡劣的天氣中，也能按時完成測量任務，并保證測量精度。③用GPS技術進行公路工程測量，耗費的時間較短，操作也非常簡便。當前的公路工程測量，只需要十幾分鐘甚至幾分鐘的時間就可以得到需要的大量數據。在互聯網技術的推動下，GPS接收端的操作越來越簡化，在智能化操作平臺的應用下，某些設備已經實現了“傻瓜操作”，測繪人員只需要做好設備安放、回收以及養護工作，處理部分數據，其他大部分工作都能實現智能化。

2 GPS技術在公路工程測量時的應用

2.1 利用GPS換算平面點位的關系

一般我們如果受到通視條件限制那么就是因為全站儀測量，但是有時會因為一些人為因素產生計算錯誤。使用坐標轉換系統GPS就能夠直接確定點位坐標。GPS在測量施工時的參考標準為：不管是以一個國家坐標系統還是以一個地方獨立坐標系統，GPS測量只要將坐標系統的換算參數計算好就可以，而且只需要計算一次就可以為在整個的工期中進行服務。因此我們可以知道，GPS平面點位的關系換算與全站儀相比較工作效率更高，一來可以節省時間，二來對操作人員的要求也不是很高，這就節省了大量人力投資的成本。

2.2 GPS中導線的測量

在施工過程中進行放樣工作時，如果想要用全站儀測量那么就需要好的通視效果，要在施工過程中要提供GPS控制點之間的布設導線，然后再把提供的布設導線進行導線測量和平差以后再進行放樣工作。但是使用GPS測量只要提供一次控制點，就能根據這次提供的控制點在WGS84左邊系統進行轉換參數得求解，而且也不需要花費時間來布設導線，但是得到的精準度卻是相同的。在一般的導線測量工作中，使用GPS可以節省布設導線的時間，這樣就很大程度的節約了成本。

2.3 橋位放樣和斷面的測量

在公路測量工程中，最關鍵的是精準運用GPS測量的橋段。因為我們知道，一般GPS在累計測量功能的精準度這方面是很高的，而且這個功能能夠極大地滿足道公路梁施工時所要求的精準度。但是如果使用全站儀，那么測量會受到上下角度的度數限制，這樣對比下來可以知道GPS的放樣點位操作其實是更加簡單方便的。那么我們在公路施工的時候，斷面測量也十分重要。如果將全站儀測量技術使用到測量施工中的話，在每一次測量結束后就需要再搬一次站點，然后重新再定一次后視，而GPS可以節省這些時間、人力。

2.4 高程控制測量

GPS的分布范圍是非常廣泛的，而且可以使用GPS全方位的對一個地形進行測量，而且它還可以在數據方面對這個地形的寫偏差做出調整，也就是根據地形改正的外部符合精度為±7mm，曲面擬合法誤差為±8mm，所有的數值都必須在規定的范圍之內。如果將GPS水準發高程與四等水準相比較，最大的誤差為-36mm，中誤差為±9mm，誤差值為-2mm，而這些數值GPS都達到了施工的精準度要求，因此是可以在施工過程中使用的。

3 GPS在公路工程測量中的應用的發展趨勢

3.1 靜態GPS定位的應用趨勢

未來公路工程的線路勘測中，靜態GPS定位技術會逐漸取代傳統的線路勘測方式。應用靜態GPS定位技術后，無論首級控制還是一二級控制，其最終效果都能得到顯著的提高。隨著相關技術的不斷完善，靜態GPS定位技術會更好地服務于公路工程的測量工作。在實際測量工作中，GPS技術具有測量速度快，精度高等優勢，能更好地指導施工，從而提高工程的施工質量。另外，靜態GPS定位技術可以有效地提高平面測量精度，從而保證數據的精確度。因此，應充分發揮GPS和全站儀定位系統的特點，建立精度均勻的綜合控制網，也是進一步推動GPS在工程測量中的應用的難點。

3.2 動態GPS定位的應用趨勢

雖然動態GPS定位尚未應用到公路工程的線路勘測過程中，但這部分內容是未來測量技術的主要研究方向。動態GPS定位技術將為線路勘測帶來巨大的變革。具體來說，動態GPS技術在公路工程測量中的應用前景主要體現在以下兩個方面：①可以用GPS技術輔助航測成圖并在此基礎上建立工程的三維模型，航測成圖需要對4～6個控制點的平面位置以及高程信息進行準確的測算，對做好公路工程的高程控制測試和放樣測試有重要的意義。另外，采用動態GPS技術進行航測成圖能準確測定攝影空間內的三維坐標，可以使在此基礎上建立起的工程模型更加準確。相關試驗已經證明，只需要在地面設置少量的控制點，就能夠實現“像片控制”，極大地提高了工作效率。②實時載波相位測量技術與常規全站儀的結合。實時載波相位測量技術又被稱為RTK，該技術已經達到了厘米級的測量精度，加之其具備實時數據傳輸功能，有效地保證了測量數據的精確度，減少了數據誤差。野外觀測中的數據采集以及中線測試等工作都可以用到這方面的技術，如果能將其與GPS技術結合起來，則可以在現有的基礎上加快測量速度，提高測量精度。

4 結語

綜上所述，本文對工程測量中GPS測量技術的實際應用進行了深入探討，由于GPS技術具備較大的優勢，因此，目前在工程測量過程中的應用是十分廣泛的，GPS能夠實現快速定位與實時定位、全天候觀測，并且定位精度較高、操作起來十分簡便，在眾多領域都有著重要作用。

[1]黎飛明，劉莎.GPS控制測量在新疆莎車縣新農村建設中的應用[J].價值工程，2012（21）.