实时GPS测量在公路工程中的应用

摘要：本文简要的介绍了实时GPS在公路工程中的应用

关键词：GPS；实时GPS；公路工程

Abstract：The paper introduces The Application of real time GPS messuring in Road .

Key words：GPS， real time GPS messuring，road.

0引言

GPS是全球定位系统（Global Positioning System）英文缩写，是美国国防部于1973年开始研制，1993年建设完成的[1]。GPS具有实时提供空间三维坐标、三维运行速度和时间信息的功能，能快速地确定位置，所测点位间可以不通视，不需要建立标志等优点，并且仪器小巧，操作方便，目前广泛应用于各种工程的规划、设计和施工中。

GPS的作业模式不同，所需要的采集数据的时间就有所区别，应用的工程领域也不同。目前GPS的作业模式主要有以下4种。

1、静态定位模式

静态定位模式是要将GPS的接收机安置在基线的端点上，在数据的整个采集过程中是固定定不动的。静态定位模式需要两套或者两套以上的接收部分，安置在一条或者数条基线的端点[2]。因为静态定位模式中的基线边可以布设成闭合图形，增加了观测成果的检测精度，提高了观测网的强度，所以是所有GPS作业模式中精度最高的一种作业模式。

2、快速静态模式

快速静态模式是在基准站上安置一台接收机，用于连续地跟踪能捕获的所有卫星，在流动站上还需要安置一台接收机，这台接收机需要静止状态下观测几分钟，用于快速地结算整周未知数。快速静态模式也要求至少跟踪4颗以上的卫星，而且对基准站和流动站之间的距离不超过15KM。这种作业模式的精度没有静态定位模式高，因为这种作业模式没有校核条件。

3、准动态定位模式

基准站的设置同快速静态模式是一样的，要将另外一台接收机安置于第一个待测点上，观测几分钟后，在相对锁定的条件下迁站，在其他各点上只需要停留几十秒就可以，也要求基准站和流动站之间的距离小于15km。这种作业模式的特点是速度快。

4、动态定位模式

动态作业模式和准动态模式基本上是一样的，但是除了在第一个待测点上停留外，其他各点上都不需要停留。这种作业模式的观测速度是最快的，而且可以直接将接收机安置在运动的载体上。

1实时GPS测量

实时GPS的定位技术就是动态测量，通过无线数字通讯系统，将基准站和接收机连接成一个整体，基准站将所观测到的测量数据通过電台传递给流动站，流动站再将接收到的数据与本站测得的数据进行差分处理，算出两站之间的基线长。

1.1组成

1、信号接受系统

因为要求实时进行观测，所以必须是双频接收机才能满足要求实时GPS接受信号的要求。

2、实时传输数据系统

因为流动站要随时查阅基准站的信息，这些信息是很多的，大量的，所以GPS应具备实时传输数据的能力，而且传输速度要求必须快，所以要求实时传输系统的波特率在9600以上，否则难以满足实时传输数据的要求。

3、实时处理数据系统

通过无线传输系统，基准站将自己观测到的数据要传输给流动站，流动站需将接受到的数据和本站观测到的数据组成差分观测值，然后进行实时处理，如果能保证锁定4颗以上卫星，实时GPS就能保证测到数据的精度达到厘米级以上，所以必须具备强大的处理数据系统。

1.2特点

静态GPS不能实时地测量点的数据，所以在工程放样中不能使用，而实时GPS具有实时性，所以可以用于工程放样中，而且精度可以达到厘米级；在实时GPS测量中，受到未知因素的限制而失锁，也会在几分钟内重新捕捉卫星，从而完成整周未知数初始化，只要能接受到卫星信号，可以全天24小时进行观测。

2在公路工程中的应用

实时GPS具有精度高，只要能接受信号可以全天候工作的特点，所以现在已经广泛的应用到了公路工程中。

1.绘制大比例尺地形图

传统的方法来绘制大比例尺地形图，是用经纬仪和小平板来进行操作的，，要先布设导线网，精确的测出所选控制点的三维坐标后，再进行碎部测量，最后根据碎部点坐标，才能绘制大比例尺地形图，需要花费大量的时间，而且外业的工作量是相当大的。如果采用实时GPS测量，只需要流动站在每个碎部点上停一下，就可以实时的获得这个点的坐标，在软件系统中形成碎部点数据，由绘图软件就可以绘制成大比例地形图了，这样大大地节约了外业工作量，不仅测图的速度快，而且所绘制出图的质量也有所提高。

2、公路工程的控制测量

因为GPS进行测量时，所测的观测点之间是不需要通视的，所以GPS控制网的图形布设也比较随意，点位置的选择比传统的控制测量简单很多。但是点位的选择上也应注意周围不要有高大的建筑物，高压输电线，大面积的水域等，因为以上这些情况都会影响GPS接受卫星信号的，所以要选择在视野开阔的地带。而且实时GPS可以实时获得点位的坐标，如果在观测的过程中，所测精度过低的话，可以马上重新采集数据，一直达到要求为止，所以在控制测量中如果采用实时GPS测量，会更方便、更灵活。

3、公路中线测量

公路施工通常是在现场标定出公路的中线，采用实时GPS来进行施工仪器，只要将设计人员提供的点的坐标输入到到实时GPS中，这台仪器的系统就会自动定出所需放样的点位，而且放样的是点的坐标，不具有误差的累积性，道路中线上的所有点的精度都是一样的。

4、公路断面的测量

公路工程是一条三维的空间实体，所以在确定点的里程桩号后，还需要绘制纵横断面图，这就需要采集纵横断面数据。采用传统的方法采集纵横段面数据是利用水准仪、钢尺，需要花费大量的人力、物力。如果采用实时GPS来进行纵横断面图数据的采集，则工作量会减少很多。

5、公路工程的施工测量

实时GPS测量，具有强大的软件系统，可以很方便的在施工现场放样点的坐标、水平距离、角度以及坡度，施工测量的精度能达到厘米级以上，满足公路工程施工精度的要求。

3结语

GPS测量是当前世界上最先进、最完善、最可行的卫星导航与定位系统。而实时GPS测量不仅精度高，还具有实时性，所以更适用于高速发展的公路工程。

参考文献：

[1]李仲，建筑工程测量.高等教育出版社，2014

[2]孔达，水利工程测量.中国水利水电出版社，2006

[2]施品浩.GPS定位作业模式探讨.武汉测绘科技大学学报，1992（2）：18～27

作者简介：郑丽娜（1974-），女，讲师，从事道路勘测与测量工作。