探討G PS技術在高速公路測量中的應用

陳凱

江蘇連云港地質工程勘察院 江蘇 連云港222023

摘要：：結合 GPS 測量的特點， 較為詳細的探討了GPS 靜態相對定位和 RTK（實時動態定位）技術在高速公路測量中的應用， 并通過實例證明 GPS 用于高速公路測量是完全可行的， 它在很大程度上可以提高測量的工作效率并節省費用。

關鍵詞：高速公路；工程測量；GPS技術；應用發展

0.前言

隨著公路設計行業軟件技術和硬件設備的發展， 公路設計已面向數字化， 有些軟件本身還要求提供地面數字化測繪產品的支持；建立勘測、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈， 減少數據轉抄， 輸入等中間環節， 是公路勘測設計， 內外業一體化的要求， 也是影響高等級公路設計技術發展的關鍵所在。在目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進儀器設備， 但常規測量方法受通視和作業條件的限制， 作業強度大， 且效率低， 大大延長了設計周期。

1.高速公路施工中測量的重要性

隨著我國交通運輸事業的快速發展，高速公路施工質量的要求越來越高，高速公路工程施工測量的作用越來越重要，在高速公路施工形勢日益復雜的背景下施工測量顯得越來越重要，高速公路施工測量是設計施工中的重要環節，是確保工程質量的關鍵。

2.高速公路測量中GPS技術的應用

2.1 GPS技術在高速公路測量領域中的應用有巨大優勢.

隨著高速公路建設逐步向西部及山區延伸，在一些地形復雜困難的地區，常規測量要考慮各個測量點之間要全部相互通視，而利用GPS技術就可以在不全部通視的條件下完成各種測量工作。各測量點的選擇受到的限制也將變得越來越少，很多常規測量工作不能完成的測量任務利用GPS技術就可以輕松搞定，這給設計方案的選擇提供了很大幫助。GPS測量技術具有觀測時間短定位精度高等優點，人員少且完成的工作量遠遠高于常規測量組，從而節約了資源還提高了效率。運用此技術進行施工圖放樣不僅能夠放樣出點位的平面位置，同時還能夠觀測到放樣點的高程，這樣就把常規測量條件下中線、中平兩次定位的工作一次性完成了。通過應用和實踐可以看出隨著GPS技術在高速公路項目中的不斷應用，其巨大的優勢正逐步顯現出來。

2.2 GPS控制測量

GPS控制測量工作與經典大地測量工作相類似按其性質可分為外業和內業兩大部分其中：外業工作主要包括選點、建標、野外觀測作業以及成果質量檢核等；內業工作主要包括GPS測量的技術設計、測后數據處理以及技術總結等。如果按照GPS測量實施的工作程序則大體可分為這樣幾個階段：技術設計；選點與建標；外業觀測；數據處理；成果檢核與處理。雖然GPS控制測量與經典大地測量各項工作相似，但是GPS的靈活選點、建標及強大的數據處理、成果精度都是經典大地測量無法比擬的。首先是選點上，GPS不需要考慮點與點之間全部通視的問題，從而使選點建標工作更加靈活。其次是外業觀測，經典大地測量既耗費人力，勞動強度大，工作效率低。而GPS測量儀器架設簡單自動記錄，既輕松又工作效率高。最后是數據處理，GPS下載好數據利用配套數據處理軟件，自動計算平差、導出平差報告，步驟簡單快捷，不易出錯。

2.3應用在大比例地形圖的繪制

高速公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進行，用傳統方法測圖工作量大，人員配置多而且速度慢，而使用GPS RTK測量，構成碎部點的數據由于只需要采集碎部點的坐標、高程并輸入其屬性信息，在室內即可由繪圖軟件根據其屬性信息繪制成圖，且采集速度快，需要人員少，從而大大降低測圖的難度，既省時省力又節約成本。

2.4進行高速公路施工圖以及邊線的放樣

當設計單位在完成了公路線位設計后，接下來的就是由測量人員進行施工圖放樣和邊線放樣，其基本作業方法是：首先架設基準站并連接發射電臺與移動站，基準站和移動站信號自動鏈接后，利用布設的控制點對移動站進行校正，然后將預先輸入到手薄里邊的路線曲線要素或點位坐標調出，就可以進行任意樁號的放樣了。當手薄屏幕顯示的設計點位與桿位重合時，在桿位處打樁寫號即完成一個點的放樣工作，每個點的放樣后就可直接測得其高程，每個點都是獨立完成的，不產生累計誤差。

2.5快速進行高速公路橫斷面測量

高速公路中線確定后，為了計算路基填挖方量就要測定公路橫斷面，用常規的測量儀器測量時很難準確的確定某個樁號的橫斷面，尤其在彎道路段時更是不容易觀察，用GPS RTK測量橫斷面時在手薄屏幕會自動生成該樁點的橫斷面線，我們只要按照屏幕顯示的線移動測點即可，其測點之快是常規測量方法所不能達到。同時與傳統的測量法相比較，GPS RTK測量在精度、速度等各方面都具有很明顯的優勢。

3.GPS測量技術的特點

GPS測量技術具有定位精度高、觀測時間短、操作方便、全天候作業、作業效率高等特點，在測量領域采用GPS測量技術，具有許多的優勢，首先在測量站間不需要考慮通視條件，因為在測量領域中測站間通視條件是首要考慮的問題，采用了GPS測量技術則比較方便，只要GPS系統能夠接收到4顆以上的衛星信號，就能獲得理想的測量結果，GPS測量技術能夠觀測無遮擋物下任何環境，尤其不需考慮時間、天氣等因素，可以連續開展工作，保持全天候作業。GPS測量技術可以直接獲得待測量點的三維坐標，即測量平面位置時，能夠確定測量目標的地面高程，且定位精度高無累積誤差。在距離測量方面GPS測量精度與紅外測距儀一樣，但GPS操作更簡單方便，在測量距離較遠時，仍能保證測量結果的高精度。由于GPS測量技術本身具有較高的自動化操作功能，能夠自動、連續性接收衛星信號，隨著科技水平的提高，GPS接收機自動化水平更高，設備越來越小，功能越來越強大，使用方便，操作簡單智能。在開展外業測量工作時，測量人員只需要將GPS接收機天線對中、整平，開啟設備電源開關，就能獲得大量的觀測數據，配套的數據處理軟件能夠對這些數據進行分析、處理，計算出測量目標的三維坐標，為后續的測量工作打下基礎。

4.G PS技術的優點

4.1 GPS點之間不需要相互通視

對GPS網的幾何圖形也沒有嚴格要求.因此選擇GPS點位時非常靈活、方便，GPS測量的應用解決了測量學上測站點之間必須相互通視的一個難題.

4.2定位精度高

采用載波相位進行相對定位精度可達1ppm

4.3工作效率高

GPS測量時觀測時間短，采用靜態定位完成一條基線的相對定位所需觀測時間，根據要求的精度不同一般約為1-3h，如果采用快速靜態相對定位技術觀測時間可縮短至數分鐘。用RTK技術放樣每個放樣點只需要停留1-2s.流動站小組作業.每小時（2人）可完成中線測量5-10km若用其進行地形測量每小組每天可以完成0.8-1.5km2的地形圖測繪.其精度和效率是常規測量所無法比擬的。

4.4自動化程度高

用GPS測量操作非常簡便、自動化程度非常高測量員在觀測中只要把接收機安裝好量取天線高度、監視儀器的工作狀態、采集環境的氣象數據.開機后儀器便可自動進行觀測、記錄等一系列測量工作.使用GPS進行測量非常方便。

4.5功能齊全

GPS測量可同時測定測點的平面位置和高程，采用RTK技術可進行施工放樣。

4.6全天候、全球性作業

由于GPS衛星有24顆且分布合理.在地球上任何地點.任何時刻均可連續同步觀測到4顆以上衛星.因此在任何地點任何時間均可進行GPS測量，GPS測量一般不受天氣狀況的影響。

4.7應用范圍廣

可以包括公路測量、控制測量、施工放樣、竣工測量、養護測量、GPS前端數據采集等諸多領域。

5.GPS在高速公路測量中的發展

在高速公路工程控制測量中GPS測量技術得到廣泛的應用。近幾年來，我國高速公路建設取得了不錯的成績，這與路線勘測有著密切的關聯，由于國內高速公路建設具有規模大、施工周期長的特點，通過了解線路情況便于合理設計高速公路工程施工圖，在高速公路工程控制測量中使用GPS技術，能夠解決布網困難、精度要求高的問題，二十一世紀以來，我國大部分公路工程部門采用GPS技術進行公路控制測量，在實際測量工作中GPS技術發揮出重要的作用。我國在高速公路建設中采用GPS技術逐漸建立了線路首級高精度控制網，現已在青銀高速公路、廣惠高速公路、滬寧高速公路等公路控制測量中取得了不錯的成績。由于GPS技術具有精度高、觀測時間短、操作方便、作業效率高等優點，在現代化公路控制測量中得到廣泛的應用，隨著對GPS技術研究的深入，在高速公路工程控制測量中的應用范圍也越來越廣，為高速公路工程控制測量提供更好的技術支持，推動高速公路工程控制測量的發展

6.結束語

高速公路測量工作是施工中的關鍵環節，全球衛星定位系統GPS技術近年來發展迅速，具有特殊的意義它的全能性的導航、定位、監測的優勢會在公路工程中廣泛推廣和使用，隨著我國的經濟飛速發展更高級別的公路不斷修建延伸，GPS所構成的全國性的網絡監控技術會更加完善和成熟，我國公路工程的建設將會更先進，高速公路交通管理會更加有序及時，道路會更加暢通。