浅谈道路工程中的GPS测量技术

2014-03-11张志远

科技视界 2014年4期

于亮张志远

（1．辽宁山水城市园林景观有限公司，辽宁沈阳110179；2.辽宁申泰市政工程有限公司，辽宁沈阳 110168）

0 引言

随着我国产业经济的迅猛发展，建筑行业的规模在不断扩大，产业素质也在逐步提高，道路工程是现代化产业经济重要的附属工程设施，通常是由桥梁、路基、隧道、沟渠排水等附属工程所组成，其施工工期一般较长，工程构造较为复杂，且线型多变，施工测量任务十分繁琐。道路测量通常具有测线长、精度要求高、工期短等特点，GPS测量技术打破了传统的测量方法，完全适应了这一要求，从而给测绘领域带来了一场技术革命，具有不可比拟的优势。

1 GPS简介

1.1 GPS概述

GPS是当前全球最先进、最完善的卫星导航系统及定位系统，具有全天候、自动化、高精度、高效益等特点。GPS定位测量是通过接收卫星信号而采取相应的数据处理，从而从中求得测量的空间位置，通过其极高的精密度，提供精确的三维坐标。工程施工控制网是施工放样的根据，它对精度的要求非常高。GPS精密的定位技术可以既省时，又省力的解决这一精度问题，工作效率高，更能有力的保障工程施工质量成果的可靠性。经过我国十多年测绘部门的使用，GPS已经成功应用于工程测量、大地测量、工程变形监测、资源勘测等多项学科，并赢得了广大测绘人员的信赖。

1.2 GPS测量原理

GPS系统主要是采用高轨测距，其基本观测量为观测站至GPS卫星之间的距离，主要采用两种方式来获取距离观测量，即伪距测量和载波相位测量。伪距测量是指测量GPS卫星所发射的测距码信号到达用户接收器所用的传播时间，其测量定位速度非常快；而载波相位测量是测量有载波多普勒频移的GPS卫星载波信号和接收器所产生的参考载波信号之间的相位差，其测量定位精度很高。GPS定位则是通过4颗或以上的卫星同时进行伪距或相位测量，从而推算出接收机的三维位置。

2 道路工程中GPS测量技术的应用

GPS测量技术在道路施工控制测量中得到了广泛应用，具有高精度及高效率的特点，与传统的测量技术相比，GPS技术由于其应用范围不断的扩展，在道路建设中可以完成多项工作，具有很明显的优势。

2.1 控制测量

传统的测量手段在道路工程控制测量中会受到天气条件、通视条件等因素的影响，既费时，精确度又得不到保证。而GPS测量技术是建立控制网，通过采用静态测量来达到获取高精度、全天候、高速度的精确测量效果，可以满足对特大桥梁、大长型隧道等道路建设工程控制的测量需求。若在对一般的工程控制测量中，也应采用实时动态GPS测量。通过在测量中获取实时、动态的定位精度，无需在观测过程中通视，只需达到定位精度即可，从而让测量工作简单易行。

2.2 绘制大比例地形图

随着GPS技术在道路工程中的广泛应用，以及道路航测遥感技术的不断发展，GPS技术也投入应用到道路航测绘制大比例地形图方面。高等级公路选线大多是在大比例尺带状地形图上进行，如果使用传统的测量方法，必须先要建立控制网，在进行碎部测量之后才能绘制成大比例尺地形图，不仅工作速度慢，花费时间长，而且还加大了工作量。应用动态实时GPS测量来绘制各种大比例尺地形图，构成碎部点数据，将采集的碎部点坐标输入其属性，在室内即可利用绘图软件完成图形，不仅加快了信息采集速度，为各种导航系统提供准确及时的空间位置，而且使测图既省时、又省力，精确度大大提高。

2.3 道路施工的放样测量

当今GPS技术系统已经具有较好的硬件设备，同时也有丰富的软件系统。在公路选线过程中，要按照勘测设计规范来准确设计道路线，使其符合要求，利用实时动态GPS技术在施工放样测量过程中，按照一定间隔采集数据，选择另外一个已知点为参考站，遇到重要地物，对点、线、面及坡度的测量准确定位，再将数据传入计算机，利用Auto CAD软件选线，从而让放样极为方便，而且精确度非常高，均可达到厘米级。随着动态GPS测量技术的不断进步与完善，将会为公路工程建设的发展起到更大的作用。

2.4 道路工程施工变形观测

动态实时GPS变形监测网可以达到毫米级的测量精度，在对道路工程施工中变形观测，如对现浇梁进行变形观测、隧道施工的变形观测以及路基路堤沉降观测等，其精确度要比传统和一般的工程监控网更加宽阔，提高了一个数量级，具有广阔的前景。

2.5 道路的中线测设

工程人员在大比例尺带状地形图上定线后，还应在公路实际地面上标定出来。通过采用动态GPS技术测量，只需将中线的主点坐标输入GPS接收机，系统就会自动给出放样点的位置。由于每个点的位置都是独立进行测量的，所以各点的放样精度通常一致，很少产生累积误差。

2.5 线路横断面与纵断面测量

在确定道路中线后，通过利用中线桩点坐标和绘图软件来给出路线横断面及各桩点的纵断面。由于所有使用的数据都是利用实时动态GPS技术在测绘地形图时所采集而来，所以勿需再去现场测量横、纵断面，从而大大提高了工作效率，减少外业工作量。此外，如果还需要对现场断面进行测量，也可以采用动态GPS进行定位测量。在此项测量过程中，GPS测量技术与传统测量方法相比较，其效率、精度、实用和经济等各方面都具有很明显的优势。