GNSS技術在高速公路中應用研究

■魏敏

（江蘇省地質測繪院 江蘇南京210008）

GNSS技術在高速公路中應用研究

■魏敏

（江蘇省地質測繪院 江蘇南京210008）

當今是科技信息時代，其中GNSS技術（全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）發(fā)展非常迅速，并且應用非常之廣泛。在高速公路建設中，運用GNSS技術，在指定的坐標系中通過一系列操作，可以將各建設點三維定位結果準確測量出來，不但提高了工作效率，并且使工程質量更加有保障。本文從GNSS技術的工作原理出發(fā)，再對GNSS技術在高速公路中的應用進行分析探討。

GNSS技術高速公路應用

0　前言

俄羅斯的GLOASS系統(tǒng)以及美國的GPS系統(tǒng)是衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)重要的組成部分，在衛(wèi)星導航系統(tǒng)中，它們屬于壟斷地位，但是GNSS全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)的出現(xiàn)打破了這一結局，它是由所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，包括全球的、區(qū)域的和增強的，還涵蓋在建和以后要建設的其他衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GNSS技術在定位速度以及定位精度上有明顯提高，具有操作簡單、觀測時間短的特點，在高速公路建設中規(guī)劃設計以及施工建設具有廣泛應用。

1　 GNSS技術的工作原理

1.1GNSS技術組成

GNSS在高速公路中的規(guī)劃設計、施工建設以及運營管理當中都能夠充分利用。CNSS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，測量定位是它的主要功能，其中必須要有相應的測量技術方法做支撐，其中RTK實時動態(tài)控制系統(tǒng)是最常用的測量方法。另外，基準站、流動站以及數(shù)據(jù)鏈等等都是GNSS技術應用中的重要組成。

1.2GNSS技術具體工作原理

其工作原理就是：將機架設置在未知或者已知坐標的參考點上，通過基準站接受GNSS的衛(wèi)星信號，然后基準站將衛(wèi)星跟蹤狀態(tài)、偽距觀測值、接收機工作狀態(tài)、載波相位觀測值以及站點坐標等情況，通過無線數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)搅鲃诱荆罅鲃诱緯M入一種初始化狀態(tài)，將未知周數(shù)通過搜索求解的方式得出，最后便進入一種動態(tài)作業(yè)。基準站將數(shù)據(jù)傳輸給流行站，與此同時流動站還要進行GNSS衛(wèi)星載波相位數(shù)據(jù)的采集與觀測，載波相位整周模糊度將通過系統(tǒng)內差分處理求解得出，在根據(jù)流行站與基準站的相關性，得出流動站的高程H以及平面坐標X、Y。

2　 GNSS技術在高速公路中的應用

2.1高速公路中控制測量上的應用

1導線形式是高速公路測量控制網(wǎng)中傳統(tǒng)的布設方法，其中精度會受到導線長度、儀器設備以及受點分布上的直接影響。然而運用GNSS技術進行高速公路建設的測量工作可以有效避免這一點，因為控制網(wǎng)只與衛(wèi)星的觀測質量與時間、處理基線的情況以及GNSS衛(wèi)星的分布相關。GNSS技術測量過程中，沒有固定控制網(wǎng)點位，所以一定要對工程現(xiàn)場的全站儀、放樣儀器進行充分考慮。另外，為了使施工更加簡潔，必須要考慮對位點之前的通視情況。再有，為了能夠準確、恰當?shù)牟荚OGNSS控制網(wǎng)，必須要考慮現(xiàn)有的儀器設備、經(jīng)費成本、專業(yè)性人才以及工程精度的具體要求。

2高速公路工程是室外、野外工程，GNSS控制網(wǎng)的埋設也一定是在野外，埋設完畢之后需要對控制網(wǎng)進行實時的觀測。GNSS載波相位靜態(tài)相對定位測量是野外作業(yè)中常用的方法，然而對于大型高速公路工程來說，一般要采用現(xiàn)場試驗的方法。然后，還要根據(jù)現(xiàn)場信號的干擾情況、衛(wèi)星信號的質量、星歷分析、衛(wèi)星的數(shù)量等等情況進行控制網(wǎng)觀測方法的選擇。然后，為了保障GNSS控制網(wǎng)精確度，在處理作業(yè)數(shù)據(jù)之前一定要對衛(wèi)星信號質量進行檢查，并且要針對各個控制點進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)有信號質量較差的存在，那么在數(shù)據(jù)處理時一定要實施重點檢查，如果檢查發(fā)現(xiàn)基線不達標，那么就需要實施補測或者重新測量。

2.2大比例帶狀地形圖繪制上的應用

高速公路工程中的設計、選線都離不開大比例帶狀地形圖，這是施工前必須要做的準備。傳統(tǒng)上繪制此地形圖需要經(jīng)過三步，第一步是圖根控制的建立，第二步是碎部的測量，第三步才能繪制成大比例尺的地形圖。此種方法需要花費工作時間。而將GNSS技術運用到地形圖的繪制上只需要兩步就可以，通過GNSS技術可以直接進行碎部點數(shù)據(jù)的采集，圖根控制這一步驟便可以免去，僅僅需要幾秒鐘該點的高程和坐標就可以得出。利用傳統(tǒng)方式進行地形圖的繪制是有一定難度的，而利用GNSS技術采集速度上得到提高，大大提高的工作效率與質量。

2.3中線測量上的應用

在高速公路工程中，中線測量是關鍵的環(huán)節(jié)，是指對曲線和直線的測設，通過中線測量得出工程實際里程以及找到平面位置上道路中心線。中線測量主要是為公路施工、橫斷面圖、測繪平面圖的設計提供依據(jù)。傳統(tǒng)方法是，首先進行中線的設計在帶狀地形圖上，然后設計出路線上的終點、轉點、起點的坐標，同時將其在地面上標注出來。將GNSS技術運用到其中之后，會非常便捷，首先在電子手冊中輸入中樁點坐標，之后通過軟件可以做到自動點位，這樣各放樣點的精度基本可以達到一致，并且可以避免累計誤差的發(fā)生。緩和曲線、圓曲線以及直線都是高速公路的路線，在放樣過程中，只需要輸入圓曲線的半徑、緩和曲線與直線的距離、起終點的方位角以及主控點的樁號，放樣工作便可輕松進行。

2.4道路的橫縱斷面放樣測量和土石方計算上的應用

橫縱斷面放樣測量和土石方計算也是高速公路工程中的關鍵環(huán)節(jié)，針對其放樣時，首先要確定其作業(yè)形式，包括半挖半填、填、挖，然后在電子手冊中輸入橫縱斷面設計的相關數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)具體內容包括設計高、路肩寬度、邊坡坡度等等，最終形成一個預放樣文件，可以隨時到施工現(xiàn)場進行測量放樣。另外，通過軟件可以與地面進行自動銜接，也叫做載帽工作，同時采用斷面法，針對挖填土方量進行計算。對于沿線的縱斷面圖以及各點的橫斷面圖，都可以通過繪圖軟件進行測繪，所以說測量縱、橫斷面是可以不用到現(xiàn)場的，這樣工作量大大降低，為了避免誤差的出現(xiàn)，可以利用GNSS技術實施現(xiàn)場檢查復合。

3　總結

隨著GNSS技術在高速公路中的廣泛應用，預示著公路的測量手法以及作業(yè)手法發(fā)生重大變革，在測量效率以及工作效率方面得到大幅提高，有效促進了高速公路工程建設質量與進度。本文從GNSS技術的工作原理出發(fā)，再對GNSS技術在高速公路中的應用進行分析探討，希望對NGSS技術有更深入的了解，能夠充分將其運用到高速公路建設中。

[1]鄒宗藩,項榮平.淺論公路工程測量中GNSS-RTK技術的應用 [J].江西建材,2015(02) :208.

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-137-1