GPS在道路工程控制测量中的应用

2018-03-23张正周

山西建筑 2018年35期

张正周

(忻州广远公路勘察设计院,山西忻州 034000)

随着科技的进步，社会的不断发展，GPS的测量系统得到了广泛的应用，它是由空间部分、控制部分和用户部分三个部分组成。其中空间部分是由GPS26颗卫星星座的构成所组成，起到发送定位信息的作用；控制部分主要包括主控制、注入站和监测站三个部分，起到收集、汇总各个监测站的数据，编制导航的数据电文，向卫星发送控制指令，监控卫星的工作状态，维护和处理卫星的异常情况。

1 GPS测量的原理及道路工程控制测量的任务

通常在道路工程实际使用及接触的是用户部分，主要为接收机，用于接收卫星的信号，以GPS卫星与地面用户的接收机天线之间的几何距离为基础，形成坐标系统及距离数据，根据相应的数据分析，最终形成道路工程的测量成果。

GPS的定位比较准确，操作简单，通视效果良好，在道路工程控制测量中，运用GPS系统可以进行大比例尺地形图的绘制、静态测量、动态测量、纵横断面的放样及土石方的测量计算、道路选线及中线放样等的测量工作，极大的降低了人员的劳动强度，提高了工作效率，服务于施工一线。

2 GPS在道路工程控制测量中的应用

2.1 基准站的设置

基准站的设置应选择在周围地形的空旷带，周边无高大的建筑物，尽量避开高压线、无线电站、变压器等有线、无线的位置；地基要选择在坚固牢靠的平坦区域，必要时采用钢筋混凝土或灰土对地基进行处理，防止大风的吹动，影响GPS的观察数据。

基准站的设置包括的方法很多，主要有:

1)任意点设定法，此方法的设置比较简单，通过已知点或未知点在测区内任意设置基准站。优点为基准站的位置选择空间比较大，在施工现场容易设置；缺点为在后续测量中数据的转换比较复杂，为测量增加了工作量。

2)内业解算坐标转换参数法，此方法主要是先在内业做好准备工作，然后通过GPS的强大功能计算出转换参数，便可进行下阶段的施工。优点为操作比较简单，不需要实地联测进行匹配便可进行操作；缺点为：基准站距离流动站较远时或周围具有高建筑、视野不开旷时，信号不够稳定，需要重新选择地方。

3)已知点校正基准站法，此方法主要通过内业及GPS计算出的参数，对基准站进行校正。优点为：方法比较简单，应用灵活；缺点为：对基准站假设的位置要求比较高，必须选择在地势比较空旷，视野良好的信号好的地方。通过各方法的对比，选择适合的测量工作，基准站的设置是下阶段GPS测量的准备工作。

2.2 大比例尺地形图的绘制

道路工程中的选线，通过传统的方法，绘制大比例尺(一般为1∶2 000或1∶1 000)的带状地形图，首先要建立测量控制网，再进行碎部的测量，然后绘制成大比例尺的地形图，工作量比较大，且速度较慢，周期较长。采用GPS的动态测量，对数据进行分解，直接输入分解的坐标和属性的信息，在室内通过绘图软件便可以绘制成图，速度比较快，容易掌握，施工效率会得到极大的提高。

2.3 静态测量

在道路工程施工中，静态测量常用于大型的建筑物，对特大型桥梁、隧道和互通式立交等进行控制，采用GPS的定位测量，精度比较准确，能够实时获取数据，测量简便易行，当达到规定的精度要求后，停止测量。由于测量不要求通视，用GPS建立的控制网，效率得到提高，操作简单易行。

2.4 动态测量

运用GPS动态的测量控制，对点、线、面以及坡度等进行放样，有良好的硬件和极其丰富的软件，放样比较方便、快捷，精度要求一般能达到厘米级(根据目前市场的GPS系统RTK的说明，最小可达到毫米级)，随着科技的不断进步，技术的不断完善，更加充分体现GPS技术的高精度及高效益，在道路工程的建设与发展中将起到更大的作用。在综合考虑GPS基准站的数据基础上，通过对测量对象和采样点基准位置的确定，动态控制测量在道路工程的前景比较广泛。

2.5 纵横断面的放样及土石方的测量计算

道路纵横断面的放线，即对中线位置的确定，利用GPS的动态测量进行放样，并通过绘图软件，确定路线的纵横断面。在测绘地形图时，对测量数据进行采集，当进行户外测量作业时，由于提前的工作已经到位，户外的作业工作量减少，就可以不到现场进行纵横断面的测量，大大地降低了工作的劳动强度，比传统的方法，在精度、经济、实用等各个方面优势明显。

运用GPS系统，进行土石方的测量计算，在RTK的软件中，找到“方格网法土方计算”的菜单，把需要计算的土方范围圈起来，封闭成环，根据DAT文件，输入开挖之后的实际底标，确定之后，通过系统自动计算，将画好的方格和计算表显示在屏幕上，确定最终的土方工程量。经过实际的测量，GPS技术的应用极大地提高了纵横断面的测量精度，对不规格土石方的测量提供了坚实的科学依据，为解决工程结算中土石方工程量最大的争议，提供了有力的保证。

2.6 道路选线及中线放样

道路的施工，需要对设计图纸中的道路中线和线型进行放样，通过GPS的RTK测量系统，对需要的中线桩位坐标，直接输入RTK电子平台中，经过系统软件的独立计算，直接放样在要施工的道路上；由于每个测点都是独立的，不会产生累计误差；对直线、缓和曲线、圆曲线的放样，在仪器当中输入主控点位的桩号，然后输入起终点的方位角、直线段与缓和曲线的距离、圆曲线的半径，通过RTK电子平台完成，直接放样在道路中；在直线段、曲线段需要加桩段落，通过GPS的RTK完成。