高速公路工程测量中GPS的应用

李强 王佑取

摘要：全球定位系统（GPS）是美国在上世纪90年代研发并投入使用的卫星导航定位系统。GPS可进行高效、精确的测量。本文在对这一系统的组成和特点阐述的基础上，对其在高速公路测量中的应用作了研究和说明。

关键词：GPS测量应用

中图分类号：P228文献标识码： A

Abstract: the global positioning system (GPS) is the United States in the 1990 s research and development and put into use satellite navigation and positioning system. GPS can be efficient and accurate measurement. In this paper the system composition and characteristics on the basis of the highway to the measurement of the application to the study and interpretation.

Keywords: GPS;survey; application

引言

在公路工程的地形测量、线形选择以及断面测量中，科学的运用GPS技术，能够很大程度地减少作业的劳动量和施工的成本，并能有效提高公路工程的工作效率和测量的精准度。目前我国的GPS技术还有待完善和发展，在公路工程的地形测量工作中，必须结合实际和以往经验，对GPS技术进行科学运用和完善研究。

一、GPS的原理及特点

（一）、GPS的组成及原理

GPS 系统由三大板块组成，分别是空间卫星星座、地面监控站及用户设备。

1.DPS空间卫星包括了21颗工作卫星和在轨备用3颗卫星。在6个轨道平面内平均分布着24颗卫星，轨道平面产生了55°的倾角，平均卫星高度是20200Km。卫星通过两个L波段的无线电载波为广大用户接连不断的输送定位导航信号，其中包含的卫星位置信息，促使卫星成为一个动态化的已知点。在地球范围内的任意地点和时刻，当高度角超过15°，能够平均观测6颗卫星。

2. GPS地面监控站包含了全球分布的一个主控站、三个注入站以及五个检测站。主控站综合各个监测站观测GPS卫星获得的数据，对各个卫星的轨道和种差参数进行计算，并且编制这些数据成为导航电文同时输入对应的卫星存储器中。

3. GPS用户设备包含了GPS接收机、处理数据软件以及终端设备。GPS接收机能够获得根据一定卫星高度截止角进而选择的卫星接待信号，对卫星运行有效跟踪，并且交换、放大及处理信号，在利用计算机和对应的软件，解算基线、网平差，求解GPS接收机的三维中心坐标。

（二）、GPS-RTK技术特点

1.GPS高精度高程测量与高精度的平面测量效果相同，这是应用GPS技术测量的优势所在。在高等级公路工程的测量过程中，对于山区等地段较为复杂的区域，采用常规的测量方式往往存在一定的困难，而采用GPS技术进行测量则效果显著。

2.在公路工程测量工作中，GPS-RTK技术的合理应用对降低外业劳动强度和提高野外工作效率非常有效。正常情况下GPS测量的效率可以是常规公路测量工作效率的3倍以上。

3.GPS-RTK技术的测量精确度非常高，采用此种技术进行测量可以不受环境和距离的影响。

4.运用GPS技术进行公路地形的测量，可以有效提高工作的质量，GPS不受人为因素的影响，在通常情况下操作过程全由电子技术、计算机技术控制，自动进行数据的记录、运算及处理。

5.GPS-RTK技术的实时性，改变了以往的公路工程测量模式。能够及时地得出公路地形的三维空间坐标。GPS-RTK可以全面应用于公路的路线、桥梁、隧道勘察等各项勘察任务当中，它还可以直接进行实时放样、中桩测量、点位测量等工作。

二、GPS在测量中的作用

（一）、公路工程测量中GPS静态测量技术的应用

1.初步勘察路线和选择GPS地址。外业测量任务产生之后，安排人员初步勘察路线的走向，观察沿线可以作为GPS点的具体位置。查看附近路线GPS高等级点便于实施联网。

2.设计GPS点控制网。应当联系公路具体等级、沿线具有的地物地形、操作中的卫星情况、精准度要求等综合设计GPS控制网。由于GPS控制网属于首级公路控制网，需要利用其它测量方法实施加密。因此在沿着两侧路线间隔5-10米距离布置互相一对通视的GPS点。理论上分析利用GPS点进行观测时仅需要将仪器设置在3个GPS点上同时进行观测就能明确这些点的具体坐标。联系公路自身的特点可以使用4台仪器同时对4个GPS点进行观测，这样能够有效测量全线的速度。

3.选择GPS点和埋石。应当根据技术相关设计要求选点这样有利于使用其他测量方法进一步扩展与联测。

4.设置仪器进行观测。在DPS4个观测点同步有效的观测卫星数量是否达到了规定要求。在外业观测过程中要求观测时间必须超过半个小时，观测有效卫星数量超过4个。

5.处理观测数据。结束外业观测之后在计算机中输入GPS中的数据，应用对应的处理数据软件，及时处理和分析数据质量。这一过程具体包括检核与计算基线、计算GPS控制网平差。

6.加密CPS控制网。通过全站仪附合导线测量的方法实施加密首级GPS控制网操作。根据GPS的分布把路线分成若干段，对每一段独立实行导线附合测量，确保每一段附合导线都将GPS点作为起始和终止点。

7.计算导线点坐标和平差。在计算机中传入每一段测量附合导线的数据并且实施角度、距离平差最终获得结果。

（二）、公路工程测量动态GPS技术的应用

1.动态GPS技术在公路勘察中主要在实时动态定位技术方面进行公路勘察。实时动态定位技术是基于载波相位观测值的实时差分全球定位系统（RTDGPS）技术为基础，这是GPS测量在公路工程技术突破，有广阔的发展空间，实时动态定位系统（RTK技术）由一个基站和流动站，无线数据通信实时动态测量，原则是保证是作为参考点。作为一个通过无线电发射设备，同时接收卫星信号，安置接收的卫星接收机站的连续观测的基准站接收机，采取精确控制点的位置，观测数据基站。根据计算结果相对定位的原则，实时三维坐标站和测量精度，使用户能够实时监控的测试点数据的观测和基线解算结果，根据精确规格的测试缩短观测时间，从而减少冗余观测，提高了工作效率。 GPS静态定位和动态结合的方法，在工程单位可以有效的完成公路平面控制测量精度。施工中使用传统的方法和GPS技术与生产过程相结合，可以大大降低工作成本，提高工作效率。跟踪能力与发展的GPS初始化时间越来越短，以及越来越高的准确性，越来越强的可靠性并且具有良好的价格优势。预先控制和测量过程中，对施工程单位的复杂问题带来极大的方便。

2.通过GPS技术在公路工程测量中的应用做了分析研究，概括起来就是：①具有精度高，其业务摆脱距离的限制，非常适合国家大地严重受损地区，地形复杂和困难地区以及全国重点GPS运营项目区。②GPS测量可以大大提高工作质量和取得的成果，这是不受制于人为因素，由微电子技术，计算机控制整个操作完成，自动记录，自动数据采集和预处理，自动调整处理。③GPS可大大降低劳动作业强度，减少了该领域的工作量，提高运营效率，与一般的测量效率相比GPS的调查工作效率高出三倍;④对GPS测量精度高的平面测量同高精度GPS测量一样，特别是在当前公路逐渐向山地丘陵，区域延伸，实施常规的几何水准有困难，因为这些地区的地理条件和地形复杂。

三、结束语

本文通过GPS技术在公路工程测量中的应用做了分析研究，概括起来就是：①具有精度高，其业务摆脱距离的限制，非常适合国家大地严重受损地区，地形复杂和困难地区以及全国重点GPS运营项目区。②GPS测量可以大大提高工作质量和取得的成果，这是不受制于人为因素，由微电子技术，计算机控制整个操作完成，自动记录，自动数据采集和预处理，自动调整处理。③GPS可大大降低劳动作业强度，减少了该领域的工作量，提高运营效率，与一般的测量效率相比GPS的调查工作效率高出三倍;④对GPS测量精度高的平面测量同高精度GPS测量一样，特别是在当前公路逐渐向山地丘陵，区域延伸，实施常规的几何水准有困难，因为这些地区的地理条件和地形复杂。GPS高程测量的是一个有效的方法，GPS在公路上测量中存在广阔的发展前景。

参考文献

[1]王坤.公路测量中GPS 的应用与分析[J].林业调查规划，2009（1）

[2]金玲玲. GPS在高速公路工程测量中的应用[J]. 安徽建筑, 2010,(02)

[3]邹应华.GPS RTK技术在公路测量中的应用[J].科技广场，2009（3）.

作者简介：李强 王佑取 均是2006年7月毕业于南昌工程学院 测绘信息工程 分别参建了江西瑞金至寻乌、永修至武宁、抚州至吉安、抚州至金溪等多条高速公路。具有丰富的现场测量及相关施工经验。