GPS在道路勘測中的應用探析

■張燕峰 ■廣東協立工程咨詢監理有限公司，廣東 中山 528400

GPS技術是全球衛星定位系統的簡稱，可以為人們提供精準的三維空間數據或者動態物體的三維立體速度與時間等數據資料，在全世界范圍內被廣泛的運用在各領域。隨著其技術的不斷成熟與發展，其測量技術已經實現了自動化和實用性的結合，在道路勘測工作也得到了實際的應用，這是一種對傳統道路勘測技術的革命性提升，特別是其可以得到道路三維空間坐標的具體精準數據，讓道路勘測得到了自動化與數字化的快速提升［1］。

1 GPS全球定位系統的技術優勢

(1)測量站點間可非通視。在傳統的測量學中，測量點間需要通視效果，這也是道路勘測中的難點，但是由于GPS的應用，只要測量站點的上空開闊無障礙便可以利用衛星信號對勘測點之間進行數據獲取。

(2)精準定位。普通的雙頻定位系統接收儀的基線精準度在5mm+1ppm，紅外儀技術的精準度為5mm+5ppm，而GPS在測量的精準度方面與紅外儀相近，其優勢主要顯示在遠距離的測量精準度上。據有關數據顯示，在基線少于50km的情況下，其定位精準度在12x10-6，但是如果是100km到500km的基線情況范圍內，其精準度可以高達10-6到10-7。

(3)測量快速。以小于20km的短距離基線情況下為例，其定位測量的時間僅僅需要5min即可。相比傳統勘測方式，其優越性是毋庸置疑的。

(4)可收集空間三維坐標數據。GPS的技術不僅僅可以快速準確的進行區域平面勘測，同時還可以將地域的三維空間坐標數據進行提供，精準的觀測到地面的高度情況。

(5)操作簡單。由于GPS在操作技術的自動化上發展成熟，而作為測量人員僅僅需要安裝相關儀器和監控測量運作狀況，其他的信息數據收集工作制僅需儀器自身來完成。

(6)可24小時作業。GPS的勘測不受地域、時間的影響，可以不間斷的進行連續勘測作業，同時也不受普通氣候變化的影響，因讓勘測工作受外界影響較少。

2 GPSRTK技術的優勢

(1)動態精準測量。對平面動態情況的精準定位測量可以達到精細到厘米等級的效果。

(2)提升GPS效率。可減少粗糙采集導致的返工問題，提升整體的GPS工作效率。而放樣的點位只需要停留1s-2s時間，而小組作業人員僅需3-4名，每天的測量數量可以達到5km-10km。如果用于地形的測量，一個小組每天的地形測繪可完成0.8km2-1.5km2的范圍。

(3)使用范圍廣。道路的三維空間測量，施工的放樣、建立與竣工測量，以及GIS的前端數據收集等方面都可以使用。如果聯合其他輔助應用軟件，可以實現全站的儀器聯合效果。

3 GPS技術在道路測量中的實際應用

3．1 GPS在道路工程中的運用

GPS的勘測精準度高，不受地域環境和時間的局限，在地形復雜，條件惡劣的區域的使用特別凸顯其優勢。其測量優勢還體現在其高效率不會受到人為因素的干擾，全作業過程全部依靠電子技術和計算機技術的自動運行和數據處理。GPS的應用可以減少工程中所投入的人力、物力和時間成本，同時還可減少對野外砍伐的工作量，讓勘測工作提升效率，減少資源消耗。一般情況下，GPS的工作效率是傳統常規方式的3倍以上。隨著道路建設發展逐步延伸到山區或丘陵地帶，GPS的測量在這些惡劣的環境中更加提高了勘測的精準和效率，不會受到地形條件的干擾，突破了常規測量的種種局限。

3．2 GPS RTK技術的實際運用［2］

現代道路建設中GPS RTK的運用主要集中在地面數字模型數據的采集、控點加密、中線放樣和縱面測量等。由于定位精準到厘米，可以用于線路控制網絡的加密。

3．2．1 大比例的地形測繪

高級別的道路線路多需要比例為1∶1000或者1∶2000的帶狀地形繪圖上進行，而傳統的測繪方式需要先建控點，然后碎部測量，從而進行大比例的地圖測繪。而這種方式不僅速度慢，并且工作量大，投入成本大。而運用GPS的動態測量技術則可以將其困擾完全解除，只要在道路沿線碎點上停留1-2min，就可以精準的獲得地形的三維坐標，然后輸入點位編碼和屬性，就可以收集到整條帶狀碎點數據，而繪圖工作只需要在室內通過軟件完成。

3．2．2 道路選線和中線放樣

在道路選線中，一般會以減少農田占用和房屋拆遷，盡可能使用舊道路基的原則來進行。GPS RTK技術的運用可以更加精準的選擇道路中線，讓其符合設計需求，只需要通過GPS RTK車載方式進行流動站點的數據采集，沿著道路中線以一定間隔頻率來收集各點數據，選擇已知點位作為參考點，遇到重要的地段物體，精定位，而后將數據傳入計算機，運用CAD軟件進行選線操作。在定線之后需要將道路的中線標定在地面上，運用GPS實時的測量，將中線樁點錄入到GPS電子簿中，系統將自動進行放樣定點。由于每一個點位都是通過獨立測量采集所得，因此不會產生點位的累計性偏差，各個點位的放樣精準度一致。實際道路路線是以直線、緩和曲線和圓曲線等組織構成，在放樣的過程中，只需要輸入各個主控點編號、起終點的方位角度、直線段的距離、緩和曲線的長度、圓曲線的半徑等數據就可以放樣，而所有的工作是由GPS系統自行完成。相比傳統極坐標方式要更為快捷。如果要在各線段之間增加樁點，只用輸入樁號就可以由GPS自行完成。

3．2．3 道路縱橫斷面處放樣

在縱斷面放樣，首先需要在GPS電子簿中輸入放樣的相關數據，生成放樣點施工測設的文件存儲后，可以在任何時間到現場進行放樣測設。橫斷面的放樣操作同縱斷面一致。軟件還可以自行與地面線銜接完成“戴帽”操作，還可以通過斷面法來計算土方量。軟件繪圖可描繪出道路沿線的橫縱斷面圖，其數據的來源主要是地形圖測繪而來，不需要現場對橫斷面進行測量，減少了工作量。而且在動態GPS的協助下還可以進行現場的復核操作。

4 結論

GPS技術運用到道路測繪方面，可以不受到復雜地形環境的影響，同時以高精準度、少人力、快速的完成數據的整理工作。地處沖積平原、水域縱橫、建筑物密集，山地、丘陵復合型地帶的廣東地區，地形復雜，在道路的建設方面，如果使用GPS技術，則可以極大的提升測繪的效率，減少戶外作業的時間，降低道路建設的整體時間、人力和物力成本，是當下行之有效的高效率道路勘測方式。不僅僅在廣東地區，即便是在地形復雜的全中國范圍內，這種技術都具有一定經濟實用性，值得廣泛的推廣。

［1］應曉偉.GPS在道路工程中的應用分析［J］.現代裝飾理論，2011(5)：148-149.

［2］謝振磊，胡勤濤.GPS在道路控制測量中的應用探討［J］.中國新技術產品，2014(5)：17.