GPS技术在公路工程测量中的应用分析

王东会

(河北省冀州市交通运输局)

1 GPS技术测量简介

GPS即全球定位系统，是美国军方研发的卫星导航系统，该系统是二十世纪七十年代开始设计、研制，该系统具有全球性、全天侯、连续性的特点，能给各类用户提供高精度的三维坐标和准确的定位。我国从二十世纪九十年代也进口了GPS接收机，同时展开了各方面的研究工作，而且将GPS技术引入到公路工程测量中。该系统是新形式的测量系统，不仅速度快、精度高、而且快捷方便，当路线穿越山区地带时，尤其是在山区便面杂草灌木丛生的地区时，若是采用常规的测量方法就会遇到很多困难，例如测站之间以及测站和测点之间无法通视，测量距离受到限制等等。而GPS技术的引用就完全解决了这些难题。这也是GPS技术目前得到广泛应用的一个重要原因。

2 GPS技术测量的特点以及注意事项

在公路设计行业软件技术和硬件设备迅速的发展的今天，公路设计也已实现CAD化，部分软件开发设计时也想做到与地面数字化测绘产品相兼容。建立测量、设计、施工、后期管理一体化的数据链，采集的数据和路线的设计通过电脑软件直接转换设计而成，实现公路勘测设计内业和外业的一体化，这也是高等级公路设计技术发展的趋势。目前的技术条件下GPS技术的引入正好填补了这一空白，是最好的选择。GPS技术具有的全天候、精度高和连续性等特点，是先进的测量手段，已经融入到社会发展的各领域。我国公路工程建设中，GPS主要用于建立各种道路工程控制网及测定外控点等。目前我国已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网。在较大范围内的误差达到了常规测量方法难以实现的精度，同时大大提高了工作效率。GPS技术测量的主要特点以及注意事项如下:

(1)测站之间不需通视。测站与测站之间以及测站与测点之间相互通视是常规测量的一个难题，GPS技术的应用解决了这一困难，基站和移动站之间是靠无线电波信号传输数据，在采集和放样时更加方便灵活。但要注意的是测站上空必须空旷开阔，测站要尽量远离高压电线、通讯塔、密林以及湖边等，避免接收GPS卫星信号受到干扰。

(2)操作简单、效率高。GPS测量设备的自动化程度较高，设计很人性化，在测量时测量员的工作主要是进行基站和移动站的架设，并连接仪器设备，量取基站距离地面的高度和设置仪器的相关数据，而卫星信号的链接以及基准站和移动站之间信号的链接都是由仪器自动搜索完成。尤其是减少了常规测量仪器在各个测点之间移动架设的时间，一次架设设备可以测量几公里到十几公里，降低测量人员的作业强度，大大提高工作效率。

(3)测量成果的质量可靠。GPS测量数据的采集都是由系统自动采集并记录，不存在读数、记录等人为因素产生的误差，还避免了长距离测量时光线折射对仪器的影响，避免了风吹动仪器晃动带来的数据误差，测量距离越长其优越性越突出，其作业过程全部由微电子技术、微电脑技术控制，自动数据处理和平差计算。非常适合大地点破坏严重地区和地形条件恶劣的山区等。

(4)GPS技术定位精确。GPS的实时动态定位模式在公路测量中的精度可达到1～3cm。每个测点都是独立完成采集和放样，不产生累计误差，是常规测量仪器所无法达到的。但要注意的是，架设基准站时位置要尽量高出移动站测区的高程，避免雷雨天气或者天空云量较多的天气，其仪器测量数据一定要在固定解的情况下测量。

(5)提供三维坐标。GPS测量应用的一个重要领域就是进行高程测量。特别是在当前高等级公路逐渐向地形条件恶劣的山区发展的形势下，GPS测量能克服常规的测量中所遇到的困难，在精确测定位平面位置的同时，还可以精确测定大地的高程。

3 GPS测量在公路工程建设中的应用

3.1 应用在大比例地形图的绘制

高等级公路选线多是在大比例尺带状地形图上进行，用传统方法测图工作量大而且速度慢。而使用实时GPS动态测量，构成碎部点的数据由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息，在室内即可由绘图软件成图，而且采集速度快，可以大大降低测图的难度，既省时又省力。

3.2 进行公路中线以及边线的放样

当设计单位在完成了公路纵横断面的图纸设计后，接下来的就是由施工单位进行复核以及施工放样。其基本作业方法是:首先架设基准站并连接发射电台与移动站，基准站和移动站信号自动链接后，进行导线点的校验，然后将预先输入到手簿里边的路线曲线要素调出，接着就可以进行任意桩号的放样。当手簿屏幕显示的设计点位与杆位重合时，在杆位处打桩写号即完成一个点的放样。当放样点不在中线时，只要将要放样点的坐标输入到手簿就可以进行放样。每个点的放样后能马上测得其高程，每个点都是独立完成的，不产生累计误差。

3.3 快速进行公路横断面测量

公路中线确定后，为了计算路基填挖方量就要测定公路横断面，用常规的测量仪器测量时很难准确的确定某个桩号的横断面，尤其在弯道路段时更是不容易观察，用GPS测量横断面时在手簿屏幕会自动形成该桩点的横断面线，我们只要按照屏幕显示的线移动测点即可，非常直接快捷，其测点之快是常规测量方法所不能达到的。与传统的测量方法相比较，实时GPS测量在精度、速度等各方面都具有很明显的优势。

3.4 山区杂草灌木地区测量

在经济迅速发展的今天，高等级公路也逐渐向山区、重丘区拓展。由于这些地区人烟稀少，山体植被繁茂，杂草灌木丛生，在采用常规测量方法时就会遇到测站与测站或者与测点之间无法通视的困难。另外山脚或者山谷等不容易测量的地方也会受到视线限制，GPS测量客服了这些困难，并且携带方便，非常适合行走不方便的山区以及视线受阻的地区的测量。

4 结束语

GPS测量技术以其定位精度高、测站之间无需通视、操作简单并能提供三维坐标的特点，在道路施工测量中发挥了常规仪器无可比拟的作用。是公路勘测手段和作业方法的重大变革，极大地提高了测量的精度和效率，其广泛使用一定会取得较好的经济效益和社会效益，有着广阔的应用前景。