浅谈道路工程测量中G P S测量技术应用

王凯 漆斌

南昌市新建区城乡规划设计院 江西 南昌 330100

1 道路工程测量中GPS技术的应用现状

随着我国国民经济的快速增长，全国高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求当前公路等级的提高与特大型桥梁的建设，对道路、桥梁的勘测、设计、施工、管理也提出了越来越高的要求。公路设计行业软件技术和硬件设备的不断发展，公路设计已完全实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，传统的公路测量方法，效率较低，精度也会受到外界因素的影响，不利于获取高精度的测量数据。GPS技术尤其是改良后的GPS-RTK测量技术更加适用于复杂条件下的公路测量工作，测量数据间的传输也更为便捷，随着技术的革新，相信GPS技术将在高速公路测量中得到更为广阔的应用。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景[1]。

2 GPS技术在道路工程测量中应用的优势

GPS测量是一项要求严格技术复杂的工作，实施原则是尽量减少人力、时间及经费的消耗以满足用户对测量可靠性和测量精度等要求为前提。因此，对其各阶段的工作这就要求对这项工作必须本着精心设计、精心组织和精心实施的态度进行。

（1）GPS作业有极高的精度。它的作业不受环境和距离限制，非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

（2）GPS测量可以提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、自动进行数据预处理、自动平差计算。

（3）GPS、RTK技术将彻底改变道路测量模式。RTK能实时得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥、隧道勘察，它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

（4）GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。

（5）GPS高精度高程测量同高精度平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下。往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的几何水准测量有困难，GPS高程测量无疑是一种有效的手段。

3 GPS在道路工程测量中的应用

在公路工程测量中主要是运用GPS技术的两大功能，一是静态功能，指的是利用GPS仪器接收卫星的信息，并对信息进行一定的数据化处理得到被测点的三维坐标值；二是动态功能，实质上是利用卫星系统将各测点实地放样到地面上。

3.1 GPS静态相对定位技术在公路控制测量中的应用

（1）GPS静态相对定位技术原理。GPS静态相对定位技术就是采用两台以上接收机，静态同步观测4颗以上GPS卫星，测定未知测站相对基准站的坐标增量。采用载波相位观测量，定位精度高。一般用户采集l～3小时数据，边长相对精度可达10.6～10.7，甚至更高，点位误差可达毫米级。相对定位的基线长度，可以由几十米到几百公里，甚至上千公里。

（2）公路GPS网等级选择与布设。公路GPS控制网一般分二级布设。首级控制网一般按GPS二级点要求布设，加密控制网一般按GPS四级点要求布设。采用GPS静态相对定位技术布设GPS控制网与采用传统的全站仪测量方式进行公路控制网布设在技术和观念上均存在着很大区别：首先，GPS网淡化了“分级布网、逐级控制”的布设原则，不同等级的GPS控制网之间的依存关系并不明显；其次，GPS控制网对点的位置和图形结构没有过高要求，GPS控制网中点的位置、均匀度、对称度与整个控制网的中点的精度关系不大；最后，GPS控制网中相邻点不要求相互通视。

（3）公路GPS控制网布设特点。与城市GPS控制网布设、区域地形测量GPS控制网布设等不同，公路GPS控制网具有以下特点：首先，公路GPS控制网是带状控制网，为减少横向测量误差，在控制网布设时必须联测不少于3个高等级控制点，当条带线路很长时，应增加联测的高等级控制点个数；其次，为保证GPS控制点在施工测量中的可用性，在点位的选择上，应尽量选择在施工影响范围外，以便长期保存；最后，为保证公路GPS控制网可靠性，应将控制网设计为公共边毗连的多个闭合环，以增加检核条件。

3.2 GPS实时动态定位技术在公路工程测量中的应用

（1）GPS实时动态定位技术原理分析。GPS实时动态定位是一种使用载波相位观测量的实时相对定位技术，其原理是将一台接收机固定安置在基准站上，另一台接收机流动观测，通过两台接收机同步观测，采用拟合算法实时结算的方式消除相关性的误差，提高定位精度。根据基准站发送信息方式的不同，GPS动态相对定位可分为三类：位置差分、伪距差分和相位差分。GPS动态定位技术的精度较静态相对定位技术的精度要低，但效率更高，更方便快捷。

（2）20GPS动态定位技术在公路工程测量中的应用。首先，在大比例尺带状地形图测绘中得到应用。高等级公路选线需要利用大比例尺带状地形图，传统测量方式费时费力，RTK技术不需要点间通视，减少测量层次，提高测量效率，降低工作量，内外业周期缩短。其次，在公路选线与中线放样中得到推广应用采用RTK技术进行选线作业，作业方式简单，采用基准站加车载流动站的方式，省时省力，精度高。最后，在道路的纵、横断面放样中RTK技术的应用也较为成熟。

4 结束语

总之，随着我国科技水平的不断提升，GPS测绘技术以其测量周期短、精确度高，能够简化专业人员操作难度，提高测量效率，并且测量时易于发现问题，提高测量可靠性等优势特点，在道路测量中得到了广泛应用，创造了更好的社会效益和经济效益。