GPS在公路控制測量中的應用

徐振峰

1 GPS簡介

GPS(Global Position System)中文全稱為全球定位系統，是隨著衛星技術、無線電技術及其他高科技的發展而建立起來的衛星導航定位系統[1，2]。GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。GPS的定位又分為絕對定位和相對定位。絕對定位是以地球質心為參考點，確定接收機天線在 WGS-84坐標系中的絕對位置;GPS相對定位是目前在GPS測量中定位精度最高的定位方法。相對定位是用兩臺接收機分別安置在基線的兩個端點，其位置靜止不動，同步觀測相同的 4顆以上的GPS衛星，確定基線兩端點在地心地固坐標系中的相對位置。它采用載波相位觀測量為基本觀測量，由于載波波長較短，其測量精度遠高于偽距測量精度，并且采用不同載波相位觀測量的線性組合可以有效地削弱衛星星歷誤差、信號傳播誤差以及接收機不同步誤差對定位的影響。

本文結合實際工作，主要介紹了GPS在公路控制測量中應用的具體方法。

2 GPS在公路控制測量中的應用

由于我單位承擔了道路設計過程中的帶狀圖測量，任務重，工期緊，若采用常規測量方法，難以滿足甲方要求。為了加快工程進度，在項目開展過程中，將 GPS應用到公路控制測量中來。圖 1為本項目中采用 GPS進行控制測量的聯測圖。

由于道路設計是帶狀，首尾控制點的跨度比較大，為了提高控制點的精度，本文根據項目技術要求，采用D級GPS靜態觀測，觀測的數據點處理主要包括兩部分:基線解算、控制網平差。其中基線解算的步驟一般為:同步環檢核—異步環檢核—重復基線檢核—基線解算四步。得到基線向量解算值，然后進行控制網平差。該公路網中有 13個同步觀測閉合環、12個異步觀測閉合環，其閉合差見表 1。D級控制網容許誤差如表 2所示。經比較知該公路網的布設與測量結果滿足GPS網 D級網的精度要求，并符合項目要求。

表1 閉合環誤差

表2 GPSD級網容許誤差 mm

3 GPS在公路控制測量應用過程中的注意事項

GPS測量測站之間不要求相互通視，且網的圖形結構比較靈活，因而選點工作比較簡便。但由于點位的選擇對保證觀測工作的順利進行、可靠地保證測量結果及后期對工程應用的方便具有重要意義，所以，在選點工作開始之前，應收集和了解測區的地形情況以及原有測量標志點的分布及保存情況，以便確定合理的測點位置。因此選點以及數據采集、處理過程中應注意以下事項:

1)測站點應選在遠離大功率的無線電發射臺和高壓電線外，以避免其周圍磁場對 GPS信號的干擾;測站點應選在易于安置接收機的地方，且視野開闊，其周圍 150以上不應該有障礙物，以減小GPS信號被遮擋或被障礙物吸收;2)測站點應選在交通方便的地方，并且便于用其他測量手段聯測和擴展;點位附近不應有大面積水域或不應有強烈干擾衛星信號接收的物體，以減弱多路徑效應的干擾;3)控制點應選取在地面基礎穩定，易于保存的區域，并做好相關繪制點標記;4)由于公路是帶狀，首尾跨度一般比較大，因此控制點的高程不能完全由GPS高程代替，必要時需用水準儀重新進行高程測量;5)坐標系的相互轉換應首先確定測量區域的中央經線，以免發生錯誤。

4 結語

本文結合實際工程實例，主要闡述了GPS在公路控制測量中的應用，并對應該靜態 GPS進行觀察的數據精度進行了分析，分析發現該項目中所用方法滿足工程的需要，文章同時還對GPS在公路控制測量應用中值得注意的地方進行了總結和歸納，希望對從事相關工作的工作人員有一定的參考價值。

[1] 徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].第 2版.武漢:武漢大學出版社，2007.

[2] 邵永強，李淑慧，祁 芳.GPS控制網公共點兼容性問題研究[J].黑龍江工程學院學報，2002，17(1):1-7.

[3] 中華人民共和國交通部.公路全球定位系統(GPS)測量規范[M].北京:人民交通出版社，2000:53.

[4] 王靜杰.GPS技術在農村公路測量中的應用及誤差分析[J].山西建筑，2008，34(24):356-357.

[5] 伍劍奇，符鋅砂.3S技術在道路勘測設計中的運用[J].山西建筑，2008，34(23):353-354.