公路工程控制测量中GPS的应用分析

李发珍(滁州职业技术学院土木工程系，安徽滁州 239000)

公路工程控制测量中GPS的应用分析

李发珍
(滁州职业技术学院土木工程系，安徽滁州 239000)

科学技术的进步使人们的生活发生了天翻地覆的变化，依托高新技术，各行各业均获得了飞速发展。全球卫星定位系统(Global Positioning System，GPS)是一个中距离圆形轨道卫星导航系统，能在地球表面大部分区域实现定位、测速、时间测量等功能。现已在各行各业推广应用，地质工程测量、航空摄影测量等均可见到它的身影。本文主要对GPS在公路工程控制测量中的应用进行分析，结合该技术的特点和公路工程控制测量的应用需求，总结相关工作经验，以供业内同行参考借鉴。

公路工程；GPS；控制测量

近年来，我国科学技术飞速发展，各类先进技术获得广泛应用，为各行各业的发展添加了新动力。GPS定位系统的足迹现已遍布多个领域，研究人员发现，在公路工程控制测量过程中，合理运用该技术能有效提升测量结果的精确度，为公路工程后续工作的顺利开展奠定良好基础[1]。GPS在公路工程中的应用有着非凡意义，这很大程度上取决于其自身特点，GPS测量技术在定位精确度、工作效率、操作便捷度、应用时限上均有着显著优势。基于此，本文对GPS在公路控制测量中的应用进行深入探讨，为充分发挥其应用价值、更好地满足公路工程控制测量需求略尽绵力。

1 公路工程控制测量的发展情况

当前，GPS在公路工程测量中的应用价值已受到广泛认可[2-3]。其在公路工程建设起步阶段，有助于设计人员更准确地掌握公路路线情况，并以此作为设计依据，设计出最为合适的基础数据，为后期工作奠定根基。改革开放以来，我国公路建设事业始终维持着稳定发展的良好势头，并取得不俗成绩，而这些均很大程度上归功于路线的勘测。众所周知，我国公路建设的主要特点为规模大、技术要求高、施工周期长等。提前掌握施工路线的详细情况有利于施工图的设计，而普通技术手段精密度低，并不能够很好地满足业务需求。GPS的出现，将公路工程的线路勘测水平提升到了新的高度，布网困难、精度要求不达标等常见问题也就此迎刃而解。进入21世纪后，GPS已深度渗透进公路工程控制测量中，江苏徐连高速公路、云南元磨公路等均采用了GPS进行水准测量。在路线勘测过程中，GPS技术发挥着举足轻重的作用。在它的帮助下，我国公路建设事业如虎添翼，各环节工作精度也获得了提升，公路工程的整体质量也较从前有了明显改善。

GPS应用于公路控制测量时，通常至少会设置三台GPS接收机进行静态连续性观测，采集并整合观测到的数据，即可得出两点的三维坐标差，仅需掌握其中一点坐标值便能顺利推算出另一坐标值[4]。该方法的定位准确度高，因此多被应用于以大地测量为代表的高精度测量领域。GPS技术凭借精密度高、工作效率高且操作便捷等特点，得以在现代化公路控制测量中推广应用。而随着对GPS技术研究的不断深入，新的研究成果不断涌现，不仅为其应用拓展了新领域，还使得公路工程控制测量得到了良好的发展。在GPS技术强大功能的帮助下，公路工程控制测量水平较从前有了极大的提升。

2 GPS测量技术的特点

GPS测量技术定位准确、使用时限长、操作便捷且工作效率高，将其应用于测量领域中，其技术优势将得以充分发挥。在测量站间，GPS的应用对通视条件并无过多要求[5]。通常情况下，测站间通视条件是测量工作首先需要考虑的一个问题，受到通视条件的影响，许多测量技术的应用均受到了不同程度的限制。相较之下，GPS测量技术则完全不存在这方面的顾虑，但凡在应用条件下，GPS系统只要能够接收卫星信号，便足以获得准确的测量数据。GPS测量技术能够应用于任何条件，不会受到时间、天气等因素的限制，并能全天候作业，待机时间长。不仅如此，GPS技术还可提供三维坐标，充分满足高精度领域的测量需求。在进行平面测站工作的过程中，GPS测量技术能够准确测量目标地面高程，定位精度较高，可同红外仪相媲美。即便是测量距离较远，其测量结果的准确性依然有保障，不会受其影响。借助GPS技术建立控制网的过程中，各测站点观测时间通常为30～40分钟，相较之下，借助GPS快速静态定位法，则能极大地缩短这一观测时间，且最短观测时间可达2秒。考虑到GPS测量技术附有自动化操作功能，可以实现对卫星信号的自动、连续性接收，操作便捷，极大地减轻了测量人员的工作强度。在科学技术飞速发展的今天，GPS接收机的自动化水平也有了突破性的进展，仪器设备越来越小，而系统功能则日趋多元化，操作便捷，工作效率高。在实际操作过程中，测量人员仅需将GPS接收机天线调试完毕后，连接电源、打开开关,便能获得大量观测数据。测量人员通过对这些数据的采集与整合，最终推算出测量目标的三维坐标，定位准确度高，为后期相关工作的开展奠定了良好的开端。

3 GPS定位技术在公路工程控制测量领域中的应用现状

公路工程的控制测量工作主要应用的是GPS技术的静态/动态功能，其中，静态功能是借助系统采集到的卫星数据，推算出地面测量目标的三维坐标；动态功能即通过卫星系统，将已掌握的三维坐标位置放样至现场地面上[6]。从整体上来看，GPS技术在公路工程控制测量领域中发挥着不可小觑的重要作用。在本文中，笔者以某地区路网改造工程为研究对象，对GPS技术在该工程中省道控制测量的应用进行分析，并由专业人士对测量结果进行多番验证，以确保GPS技术的测量精度达到设计要求。

对省道线路控制测量期间，因受到地形环境、通视条件等因素的影响，在设计布网方案时，起算点取为已知控制点，并以此展开测算。最终，省道线路控制网应用侧边网，通过经纬仪一类工具进行大地测量，以测距三角高程法测量高程。所有控制测量操作均按照相关规范严格执行[7-8]。采集到的数据经整合后用于平差计算,最终确定某一点位置的坐标值。通过对比观察不同测量法获得的测量结果，计算测量误差并分析误差出现的原因，分析结果显示，GPS静态测量法和大地测量法的测量结果的确并不一致，不过两者间三维坐标差值误差小于1 cm，在设计规范的精度要求范围内。

某开发区新建公路工程中，测量人员借助GPS动态测量法对公路路线进行测量。该工程环境较为恶劣，且通视条件十分有限。测量结果显示，该公路路线并不符合高等级公路导线要求，并未达到设计规范标准[9]。针对这一情况，测量人员在施工前期，借助GPS动态测量技术，对该公路路段进行勘测，根据勘测结果对中线进行了修复，专门用于测量多点三维坐标，每次测量时间为5秒。将测得的坐标数据进行标准差计算，并计算边长值。为确保本次公路控制测量结果真实、可靠，测量人员将本次检测结果与既往检测结果进行对比，对比结果显示，GPS动态测量法测得基线共计18条，其中最大边长值误差达1.3 cm。测量结果显示，各项数据均达到设计规范要求的精度，故可在主线修复后进行公路工程的施工。研究结果提示，在公路工程测量中应用GPS动态测量，所得结果精密度高，且极大地缩短了观测时间，提升了工作效率，因此将其应用于高等级公路工程控制测量具有一定的可行性。

4 应用经验总结

从前文有关GPS测量应用的实践研究不难发现，GPS技术在公路工程控制测量中有着极高的应用价值，其在该领域有着良好的发展前景：

(1)GPS技术有着极高的精密度，其应用并不会受到工作环境和距离的影响，所以即便将其应用于地形条件较差的地区，该技术的应用依然能够为设计者提供科学、可靠的测量数据，以供设计者参考。

(2)CPS技术操作便捷，能有效提高工作效率，极大地简化工作流程，降低测量人员的工作强度。不仅如此，该技术检测准确率高，不会因人为因素的影响出现较大偏差。所有测量过程均采用全自动化技术，采集到的数据会自动记录、自动预处理、自动平差计算，很大程度上减少了工作失误的发生。

(3)GPSRTK技术的引进使公路工程的测量模式迎来了革新。在该技术的辅助下，测量者可以实时获取所在位置的空间三维坐标，将其用于线路、隧道的勘查，有利于实现实地实施放样等，极大地简化了操作复杂性，提高了测量工作的效率。

(4)在GPS技术的辅助下，测量人员的工作量得以减少，在一定程度上减少了野外砍伐工作量，工作效率也得以提升。保守估计，普通GPS测量技术的工作效率至少是常规测量方法的3倍。工作效率的提升有利于工程整体进度的跟进，为缩短工期、提高工程整体效益奠定了良好基石。

(5)实践证明，GPS高精度高程测量与高精度的平面测量结果并无二致，两者均为GPS测量应用的重要领域。在最近几年我国高等级公路开始朝山岭重丘区发展，这部分地区地形环境、通视条件、气候天气等均较为复杂，常规测量技术的应用会受到限制。因此，需利用GPS高程测量来实现工程控制测量，相关工作人员务必要对此予以足够重视。

5 结语

近年来，我国公路工程建设事业蒸蒸日上，以GPS技术为首的先进技术均在该行业获得广泛应用。从目前情况看来，GPS技术在该行业中有着不可估量的应用前景。在实际应用过程中，GPS技术受部分因素干扰，导致测量结果失真的现象仍然存在。随着相关研究的不断深入，这些问题均会得到妥善解决,可通过对测量结果的验证与检查来提高检测结果的精度和可信度。笔者通过案例分析，对GPS技术在公路工程控制测量中的应用进行探究，发现该技术工作效率高、操作便捷、测量结果准确可靠，故认为具备推广的意义与价值。同时，有关该课题的研究仍需继续跟进，为不断优化GPS测量技术，使其更好地服务于公路控制测量领域提供科学依据。

[1]徐文财,吴清华.GPS在公路工程控制测量中的应用[J].黑龙江科技信息,2010(12):225.

[2]方广友,宋玉军,王忠义.GPS系统在公路工程控制测量中的应用[J].中国科技信息,2005(9):100-113.

[3]方顺贤.GPS技术在公路工程控制测量中的应用思路探讨[J].科技资讯,2011(9):20-21.

[4]刘俊.GPS技术在公路测量中的应用[J].中国高新技术企业，2010(9):165-167.

[5]中华人民共和国交通部.公路全球定位系统(GPS)测量规范[M].北京:人民交通出版社,2000.

[6]姚连璧,孟晓林.GPS全站仪及其在道路勘测中的应用前景[M].长沙:湖南科学技术出版社,2007.

[7]金生吉,余天庆，熊健民.路基沉降规律实验研究[J].筑路机械与施工机械化,2008(12):39-40.

[8]高占凤,杜彦良,苏木标,等.基于虚拟仪器的桥梁远程状态数据采集系统[J].仪器仪表学报，2006(27):1361-1364.

[9]潘树国,王庆.基于GPRS的GPS实时差分系统研究与实现[J].中国惯性技术学报,2006(2):64-68.

Application Analysis of GPS in the Control Survey of Highway Engineering

LI Fa-zhen

(Chuzhou Vocational Technical College, Chuzhou Anhui 239000, China)

With the development of science and technology, people’s life has greatly changed，and all walks of life have gained rapid development with the high and new technology. Global Positioning System (GPS) is a middle distance circuit orbit satellite navigation system, and can locate in the earth surface for most area and velocity measurement, time measurement and other functions. Now it is popularization in all walks of life, for instance, geology engineering survey, aerial photogrammetry, etc. This paper mainly analyzes the application of GPS and combines with the technical characteristics and the application requirements in the control survey of highway engineering, also can provide reference for the peers.

highway engineering; GPS ; control survey

2017-01-25

李发珍(1979- )，女，讲师，硕士，从事测绘研究。

P228.4;U412.24

A

2095-7602(2017)06-0094-03