GPS系统在道路勘测和施工测量中的应用

马毅

摘 要：GPS系统在道路勘测和施工测量上的应用越来越广泛，本文将结合GPS技术相关理论，简单介绍GPS系统在道路勘测和施工测量上的应用。

关键词：GPS技术；道路勘测；施工

GPS由三部分组成：空间部分-GPS星座；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分-GPS信号收机。

GPS的空间部分由24颗工作卫星组成，它位于距地表20220公里的上空，均匀分布在6个轨道面上，每个轨道4颗卫星，轨道倾角为55度，此外，还有4颗有源务用卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS卫星产生两组电码，测量中用C/A码（Coarse/Acquisition Code11023MHZ）。

一、GPS的工程原理

GPS系統是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统。在需要的位置P点架设GPS接收机，在某一时刻ti，同时接收了3颗（A、B、C）以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离SAP、SBP、SCP，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置，从而用距离交会的方法求得P点的维坐标。

二、拟合模型

道路勘测上的高程系统中包括大地高、正常高和正高系统，因为GPS得到的是大地高，而正规工程中还需要正常高，也就需要在一定的区域对数量和已知水准点进行控制，在这个环节，必须选择适当的拟合模型进行坐标求解，再利用差算法解决任意点的高程差异问题。

三、七参和四参的应用

当前我国大部分设计院及施工单位利用GPS技术快速而准确的获得了测量数据，在实际道路勘测设计中大大的提高了效率和精度。在勘测设计中可通过CORS站或单独基站接收卫星信号进行作业，采用静态进行控制点的测量，采用动态进行采点和道路放样；在施工中可准确进行施工放样及控制点的测量。

对于大、中修测量，四参比较方便实用，对要测量路线要进行导线点及水准点的布设，一般以水准点代替导线点，即节省工作时间也能保证测量精度，尽量保证成三角形布设，虽然出现钝角，但对精度影不大，通常在路线在的起点合适位置设置BM1，建立工程项目，在单点校正后，去采集已布设好的导线点及控制点，同时对已布设的导线点及水准点进行水准测量并平差，由已知的BM1推求其它点的高程，整理采集布设点的坐标，并赋于各点水准高程值，整理成控制点一览表，前期工作基本完成。

在路线放样测量中，新建工程项目进行代点求解四参，把已知点坐标和水准高程代入其中，求解四参数，但要保证代入的点要与整理后表中数值相符，误差应在5毫米以内。

放样时便可以把基站架合适的位置，利用单点校正后，就可以进行路中线放样，虽然是RTK采集中桩数据，只要保证气泡居中，高程误差能控制在2厘米以内，与水准测量中桩基本吻合。

对于新建项目要进行基础测量时，特别是对控制点的测量，精度要求高时，应采用七参数对测量进行控制。要严格控制导线点布设，必须满足求，才能做静态测量，否则会影响测量精度，甚至解算出的结果是不合格的，需要重新布设控制点。可利用静态测量的84坐标进行七参数的解算，再解算水准测量的高程，整理成控制点一览表。

进行其它测量时，可把基站架在已知点和未知点均可，新建工程项目，输入七参数后，进行基站架在已知点校正或单点校正均可，赋予项目坐标系统后便可进行测量。

七参是利用当天卫星数据解算的，而四参数是利用不同时间卫星解算的数据，理论上相对误差较大，但在实际工程中影响不大。这两种参数可结合实际情况去使用。

总之，通过GPS技术的发展和广泛的应用，基础导航和定位分析的精度将进一步发展，三维坐标以及速度和时间将进一步提高。我国GPS技术大多数都采用美国的卫星提供信号，由于时间差的原因在中午时，信号不是很稳定。自2014年我国自己研制的北斗卫星已经在GPS中得到广泛应用，原GPS中的两星变成三星，信号更强、精度更高，尤其在茂密的树林和普通住宅楼附近都能有固定解，摆脱了水准仪配合全站仪的工作模式，结合这一技术在道路勘测和施工中的推广和发展，可以加强精度和可靠性及稳定性，对我国地势复杂的地面情况有很高的研究价值。

参考文献

[1]邱致和、王万义（译），GPS 原理与应用，电子工业出版社，2002.8.

[2]徐绍铨、张华海、杨志强、王泽民，GPS测量原理及应用，武汉大学出版社，2003.1.