GPS测量技术在高速公路施工中的应用研究

刘红甫+李柯

摘 要：高速公路施工中测量工作较为繁琐，工作量较大，GPS技术是一项切实可行的高速公路施工测量技术，这种全新的定位系统因其全天候定位、高精度、经济快捷、耗时短等特点被广泛应用到高速公路测量中去，GPS系统的应用满足了高速公路施工测量工作需求，提高了测量效率，提高了测量精度，减少了测量人员的工作强度，促进了公路测量事业的长远发展。

关键词：GPS测量技术；高速公路；施工；应用

近几年来，我国高速公路的建设得到了快速发展，直接促进了国民经济的快速发展。对于工程单位来说，GPS静态和动态定位能够有效结合， 可以高效完成高速公路平面控制测量。在施工过程中， 利用常规的方法和GPS相结合的方式不仅能够降低作业的难度，还可以提高工作效率。初始化时间逐渐缩短，使得定位跟踪能力和精度逐渐增强，因此，将 GPS 静态定位功能和动态测放两种功能有效结合起来应用， 能够实现对工程单位的前期控制，还可以解决实施测量过程中所带来的复杂问题，对提高高速公路施工质量具有重要作用。

1 概述

随着我国交通运输事业的快速发展，高速公路施工质量的要求越来越高，高速公路工程施工测量的作用越来越重要。在高速公路施工形势日益复杂的背景下施工测量显得越来越重要，高速公路施工测量是设计施工中的重要环节，是确保工程质量的关键。

GPS全称为全球定位系统，最早由美国国防部建立，其目也为了满足军事需要，尤其近几年来，GPS技术不仅在工程量和资源勘查等方面取得很大成功，同时还在高速公路施工程中发挥着重要作用，为我国基础设施建设做出了重要贡献。GPS技术主要是对目标进行定位，这种定位系统是利用卫星进全面的导航。GPS定位系统由三部分构成：空间部分、地面控部分和用户接收机：①空间部分是利用太空中的多个卫星几个备用卫星组成，这些卫星在太空中的不同轨道上和地面行连接工作。它的运行高度是2万千米；②地面监控部分主是由主控站、注入站和监测站组成；③用户接收机主要是接GPS卫星发射信号。当用户接收机接收到卫星定位发射信号后对信号进行定位和一些信号的处理工作。GPS技术的工作理：首先，根据地面上的主控站对各监测站检测到的观测资和气象信息进行收集，再由特定的格式对导航电文进行有效编辑，然后地面上的注入站把编辑过的信息发送给卫星。

2 GPS测量技术的特点

由于GPS测量技术具有多种优势，被广泛应用到高速公路勘查设计中，且发挥着关键作用，为高速公路施工建设提供了可靠的数据，确保高速公路施工建设的质量。所以，GPS测量技术不仅定位具有较高的精度，各个测站之间还不需要通视就可以自由选点，与此同时，GPS测量技术还具有功能齐全、操作简便等诸多优势，发挥着不可缺少的作用。1）对于GPS测量技术的定位精度较高这一点来说，它在定位过程中所利用的是载波相位的方式，具有较高的精度，其精度高达1ppm。通常情况下，双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪精度为5mm+5ppm。因此，GPS测量精度较高，其优越性会随着距离的增加而明显突出。2）GPS各个测站之间不需要通视，尤其针对地形复杂的区域来说，更为测量技术人员带来方便，使得各个选点之间更加便捷。然而，各个测站点附近需要确保足够宽阔，这样才能方便接受信号。因此，GPS测量技术的出现，能够有效找取通视点，为测量学解决了一大难题。3）GPS可有效缩短观测时间，增强观测速度。当前状况下，有效利用静态定位的方式，实现一条基线的相对定位，从中得到所需要的观测时间，也就是说，利用GPS布设控制网，每个测站之间所需要的观测时间大概在30～40min左右，而利用静态定位则可大大缩短观测时间。4）GPS测量技术操作简便，且具有较全面的功能。由于GPS具有较强的自动化程度，使得观测人员不要要较高的技术就能够实现对数据的观测，只需将天线高、监视仪器等相关工作状态及时量取，其他观测数据、跟踪观测卫星和捕获等具体工作均由仪器自动完成，实现了操作简便的特点，为工作提供了极大的便利。与此同时，利用GPS测量还具有较为全面的功能，不仅能够将平面位置和高程等同时观测到，还可以利用实时动态测量实现对施工放样。5）GPS测量技术实现了全天候工作。GPS实现了不受任何时间和地点的限制，均可以实施测量，甚至不会受到环境的影响，为实施测量单位和工作人员提供了极大的便利，这也是GPS测量技术得到广泛应用的主要原因之一。

3 GPS技术在高速公路施工中的具体应用

3.1 高速公路控制网方面

高速公路控制网的设置，需要先在地形圖上设计GPS控制点，再到实地勘探选点。观测点设置时为了确保观测质量必须减弱信号干扰，保证GPS控制点能正常接收卫星信号，因此控制点需要设置在开阔地带，尽可能避开高压线和密林，确保观测点上空开阔空旷，控制点周围不能有强反射面，减少多路径照应，控制点需布置在稳固且适合长期保存的地方，控制点至少保持与两个方向的通视，重视控制点和放样建筑物的几何图形强度，满足高速公路施工放样需要，控制点设置也需要考虑到日后的长远发展，控制点设计应避免出现支点，确保高度公路控制网点的精度和可靠度。

3.2 中线和边线放样方面

设计单位需要在完成高速公路纵横断面的图纸设计之后进行施工单位的再次审核和放样，在放样之前工作人员应先做好准备工作，在架设基准站之后连接发射电台和移动站，在基准站和移动站实现自动连接以后再校对导线点，最后调出预先输入好的路线曲线要素，准备工作完成就可以进行任意桩位的放样工作。当手簿屏幕显示设计点与杆位一致时，只需在杆位位置打桩写号，就完成了一处地点的放样工作，当放样点未出现在中线上时，工作人员将放样点坐标输入手簿之后就可以进行放样工作了，工作人员可以在完成每一处的放样之后得出实际高度，每个放样点都相互独立，这样可以避免出现累计误差，有利于提高高速公路测量的质量。

3.3 横断面测量方面

利用GPS技术完成高速公路边线、中线放样工作后，需要测量高速公路横断面数值来计算填挖方量，使用传统方法测量桩号横断面难度较大，灵活使用GPS技术进行横断面测量时，工作人员不需要亲自到达现场，只需要在使用测量得出的中线桩点坐标和相关绘图软件的基础上测量高速公路纵横断面，准确获取高速公路路线的横断面和各个桩点的横断面，还可以使用GPS技术实时测量高速公路断面，GPS技术在高速公路横断面测量中的应用大大缩短了数据采集时间，降低了工作人员的工作负担，减少了工作人员在外作业时间，改善了工作状况，提高了测量工作效率，提高了测量的准确度、 精度、 实用度， 具有较强的经济性和实用性，GPS技术适合在地形条件复杂、地理环境恶劣、高速公路横断面落差较大的地区使用， 不仅降低了高速公路测量户外作业的难度，还大大提高了测量效率。

参考文献

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