GPS在公路控制网中的应用

李海泉

（中交路桥华南工程有限公司）

GPS在公路控制网中的应用

李海泉

（中交路桥华南工程有限公司）

在市场经济条件下，我国的交通系统得到了不断的发展和进步。公路的测量控制是交通系统的建设中十分重要的一个部分，随着社会的进步，公路的测量控制要求越来越高，越来越多的新技术被运用在公路的控制网中。GPS技术作为一种新型测量技术，在公路控制网中得到了十分广泛的运用。本文简单介绍了GPS技术与公路的测量控制，探讨了GPS技术在公路控制网中的应用，旨在提高GPS的测量控制水平，促进行业的发展。

GPS；公路；测量控制

引言

随着国民经济的迅速发展，城镇化进程的不断加快，我国的交通系统不断完善，公路运输得到了长足的发展。在此背景下，公路的设计建筑要求不断提高，具体来说，现代公路的勘察要求时间短、精度高、设计CAD化、内外业数据一体化，这就给现代公路的发展带来了巨大的挑战。而传统的测量手段布网困难、作业强度大，所使用的时间较长且精度不高，已经难以满足现代公路不断发展的要求。在这样的条件下，引进测量勘察新工艺，是促进公路交通系统不断完善的重要内容。将GPS技术运用到公路控制网中，能够充分发挥其技术优势，取长补短，满足行业发展的要求。

1　GPS概述

作为一种新型测量技术，GPS测量技术结合了卫星技术、测量技术和无线电技术，在公路建设中应用十分广泛，尤其是在控制网建设过程中，GPS测量技术是最为重要的主流技术，有了GPS测量技术作为基础，控制网建设就有了质量与速度的保证，公路建设的整体效率和品质就得到了基础性的保障。GPS测量技术是依靠空间运行的多颗GPS卫星组成的定位系统，通过卫星与卫星、卫星与地面的位置信息，以空间技术、载波相位技术和距离交汇算法来确定测量点位置三维信息的技术。GPS测量技术具有绝对定位功能和相对定位功能，绝对定位是以地球中心为基础，确定测量点绝对地理信息的方法；相对定位是根据中心GPS观测站而得出测量点相对位置信息的方法。GPS测量技术的优势明显，由于利用空间运行卫星进行测量和定位，因此较传统测量技术比适用范围更广，特别是通信所用的载波具有波长小、精度高的优势，使得在高等级公路的规划和建设中应用十分普遍。GPS测量技术在系统上具有可升级的接口，这就可以利用计算机、网络等手段对GPS测量技术进行不断地优化与改造，这一点十分符合公路建设的实际，因此，GPS测量技术在公路建设中会得到越来越广泛而深人地应用。通常来说，在进行GPS的测量作业时，需要达到一定的技术要求，具体如表1所示。

2　公路测量控制

2.1公路测量控制的特点

公路是沿带状延伸的，因此其跨越长度长，在进行勘测、设计和施工时都要分段进行，在将其各段的数据整合起来。在大型公路的测量控制中，尤其要注意与各个城市相关设施的连接，此时，公路控制网就发挥出了其重要作用。公路的控制测量是沿线工程测量的基础，是保证公路工程质量的重要因素。

表1　GPS测量作业基本技术要求

2.2GPS在公路控制测量中的应用优势

GPS技术之所以能够在公路控制测量中得到广泛的运用，与它的高度自动化和测量精度是分不开的。GPS测量技术的使用弥补了传统测量方式的步骤，提高了公路控制测量的效率，具体来说，其应用优势主要体现在以下几个方面：①观测站之间无需通视；②定位精度高，国家将GPS测量精度分为A-E级五个标准，具体如表2所示，其中，A与B两级是国家GPS控制网，C和D两级针对的则是局部性的GPS网，在进行GPS网的技术设计时，应根据具体的测量区域和控制网的设计用途确定其等级和标准；③所需要的观测时间短，效率高；④提供三维坐标；⑤操作简便，自动化程度高；⑥能够实现全天候作业；⑦成本低、经济效益高。

表2　GPS的测量精度

2.3公路测量长度变形问题处理

3　GPS在公路控制网中的应用

公路设计和建设一般具有时间短、建设任务重的特点，如果在测量工作中采用传统测量技术，将会造成建设单位、施工队伍的经济效益与建设速度的下降。为了提高公路设计和建设的质量，加强公路工程的进程，应该将GPS测量技术有效地应用到公路实际的设计与建设之中，特别在公路控制网的建设里更应该发挥GPS测量技术的速度、精度优势，使控制网建设的进程和质量得到进一步地提高，以达到对公路建设的有力支持。由于公路以带状分布，因此在GPS测量技术应用过程中要做好控制网精度的保证和提高工作，具体来说，GPS的公路控制网根据其设计等级的不同，有不同的技术要求，具体如表3所示。

表3　GPS网的主要技术要求

3.1做好公路控制网基线解算

在公路控制网基线解算的过程中要首先做好流程控制，控制网基线解算的步骤一般为：控制网同步环检核→控制网异步环检核→重复控制网基线检核→控制网基线解算，要在基线解算过程中采用向量解算值的方式进行，这样有利于提高控制网的精度，也有利于进行控制网平差计算。

32做好公路控制网平差

要根据公路的特点建立起控制网同步观测闭合环、异步观测闭合环，控制控制网闭合差，高等级公路建设中控制网的布设与测量结果满足GPS网D级网的精度要求，并符合公路设计的基本技术要求。

3.3注意要点

在进行GPS的公路网测量工作时，对各测量站之间的通视没有要求，公路控制网图形结构的选择较为灵活，这就使得选点工作比较简便。但点位的选择对保证观测工作的顺利进行、可靠地保证测量结果及后期对工程应用的方便具有重要意义，因此，在选点工作开始之前，应收集和了解测区的地形情况以及原有测量标志点的分布及保存情况，以便确定合理的测点位置。因此选点以及数据采集、处理过程中应注意以下事项：

3.3.1GPS测量点的选择

在进行测量点的选择时，要重点观察测量点的周围环境和建筑状况，测量点应选在远离大功率的无线电发射台和高压电线外的区域，以避免其周围磁场对GPS信号的干扰；测站点应易于安置接收机，视野开阔，周围没有障碍物，以减小GPS信号被遮挡或被障碍物吸收的可能性。此外，测站点应选在交通方便的地方，并且便于用其他测量手段联测和扩展。3.3.2 GPS测量控制点的标记

选取GPS控制点时，要注意选在地面基础稳定、易于保存的位置，做好位置点的标记工作。在GPS测量技术应用的过程中控制点的高程不能完全由GPS高程代替，必要时需用水准仪重新进行高程测量。

3.3.3GPS测量数据的转换

在一些特殊的公路设计中，公路控制网的坐标有其独特的要求和标准。这就要对GPS的测量数据进行转换，使其能够在目标坐标系中运用。

4　结语

通过以上分析可以看出，GPS测量技术精度高、速度快、功能齐全，并且能够全天候地进行工作，在布设各种精密工程的控制网中应用十分广泛，已在很大程度上取代了传统的测量方式。在公路控制网中，GPS也发挥其本身的优势，大大提高了公路控制网的布设效率，满足了公路控制网布设的精度要求，对于促进我国公路建设有着十分重要的现实意义。

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U412.24

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1673-0038（2015）22-0230-02

2015-5-18