GPS在高速公路測(cè)量中的應(yīng)用解析

劉運(yùn)剛

摘 要：美國(guó)發(fā)明的全球定位系統(tǒng)具有高精度，運(yùn)行速度快等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于測(cè)量的領(lǐng)域。隨著技術(shù)逐漸的完善，應(yīng)用的領(lǐng)域在逐漸的變寬，廣泛應(yīng)用于公路的工程中。本篇文章對(duì)口的特點(diǎn)以及發(fā)展的狀態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析，對(duì)該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于公路的工程進(jìn)行簡(jiǎn)單的探析。

關(guān)鍵詞：公路；測(cè)量；探析

高速公路是當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展中極為重要的一種交通運(yùn)輸方式，尤其是隨著人們生活節(jié)奏的不斷加快，高速公路的作用也越來(lái)越突出，這也就表現(xiàn)為當(dāng)前我國(guó)高速公路工程項(xiàng)目的施工建設(shè)越來(lái)越頻繁；對(duì)于高速公路項(xiàng)目的施工建設(shè)來(lái)說(shuō)，勘察是極為重要的一個(gè)方面，只有保障勘測(cè)的準(zhǔn)確性，才能夠?yàn)楹罄m(xù)的設(shè)計(jì)施工打好基礎(chǔ)，提升高速公路的應(yīng)用價(jià)值，而這種勘測(cè)工作對(duì)于相關(guān)技術(shù)手段也就提出了更高的要求，其中GPS技術(shù)手段的應(yīng)用就能夠在高速公路的勘測(cè)中發(fā)揮出較為理想的作用和價(jià)值，其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。

1 工程概況

某高速公路改擴(kuò)建工程項(xiàng)目多處于山區(qū)，其地形主要以丘陵為主，這也就給具體的勘測(cè)工作增大了難度，普通的實(shí)地勘測(cè)手段很難達(dá)到較為理想的測(cè)量效果，在準(zhǔn)確性和實(shí)施難度方面都是極為突出的。在該工程項(xiàng)目的勘測(cè)過(guò)程中，就充分的運(yùn)用了GPS技術(shù)手段，并且也發(fā)揮出了較為理想的作用和效果。

2 控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)和測(cè)量

2.1 控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

對(duì)于該工程項(xiàng)目勘測(cè)過(guò)程中GPS技術(shù)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，控制網(wǎng)的布置是極為重要的一個(gè)方面，這種控制網(wǎng)的布置主要就是圍繞著GPSE級(jí)網(wǎng)的布設(shè)進(jìn)行控制，在具體的布設(shè)過(guò)程中可以直接按照GPSC級(jí)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)，也可以通過(guò)先構(gòu)建GPSD級(jí)網(wǎng)，然后在此基礎(chǔ)之上再進(jìn)行GPSE級(jí)網(wǎng)的構(gòu)建。在整個(gè)的控制網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要遵循一些基本的設(shè)計(jì)原則，比如“分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制”就是其中最為典型的一個(gè)基本原則。

2.2 控制網(wǎng)的測(cè)量

2.2.1 控制點(diǎn)的密度及點(diǎn)位選埋。在整個(gè)的控制網(wǎng)布置完成之后，就應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)這一控制網(wǎng)進(jìn)行有效地測(cè)量，這一測(cè)量環(huán)節(jié)是極為核心的，其直接關(guān)系到整個(gè)GPS技術(shù)的應(yīng)用效果，對(duì)于這種測(cè)量過(guò)程來(lái)說(shuō)，首先應(yīng)該控制好點(diǎn)位的選擇問題，保障控制點(diǎn)的選擇具備較為理想的應(yīng)用效果，才能夠提升其最終的測(cè)量?jī)r(jià)值和效果。詳細(xì)分析來(lái)看，在控制點(diǎn)的選定中需要把握好以下幾點(diǎn)：（1）明確需要布設(shè)的控制點(diǎn)有哪些，這是保障其后續(xù)測(cè)量全面性的關(guān)鍵所在；（2）對(duì)于具體的控制點(diǎn)選擇來(lái)說(shuō)，一般應(yīng)該控制在整個(gè)工程項(xiàng)目線路中心線的50m之外，如此才能夠較好的保障其成像效果，；（3）對(duì)于具體的控制點(diǎn)布設(shè)來(lái)說(shuō)，還應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)相應(yīng)的間距進(jìn)行嚴(yán)格的控制，其實(shí)也就是針對(duì)控制點(diǎn)的密度進(jìn)行有效地控制，合理的確定相關(guān)密度才能夠保障最終的勘測(cè)準(zhǔn)確性，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于控制點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)該在線路兩側(cè)間隔設(shè)定，并且對(duì)于具體的間距也應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的限定，具體到GPSE級(jí)網(wǎng)中來(lái)說(shuō)，其間距應(yīng)該在500m以內(nèi)才能夠提升其最終的勘測(cè)效果，避免出現(xiàn)勘測(cè)不準(zhǔn)確問題；（4）對(duì)于這種控制點(diǎn)的布設(shè)來(lái)說(shuō)，一般不需要進(jìn)行通視的控制，這也是GPS技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)，但是對(duì)于一些特殊位置點(diǎn)的布設(shè)來(lái)說(shuō)，同樣需要引起高度的重視；（5）針對(duì)確定好的控制點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)也是極為重要的一環(huán)，尤其是對(duì)于GPSD級(jí)點(diǎn)以及GPSE級(jí)點(diǎn)的編號(hào)來(lái)說(shuō)，必須要進(jìn)行恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，確保其具備著較為理想的合理性和清晰效果；（6）對(duì)于這些控制點(diǎn)的選擇和使用還應(yīng)該重點(diǎn)從實(shí)地繪制方面進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這種實(shí)地繪制直接關(guān)系到后續(xù)的測(cè)量應(yīng)用效果，尤其是對(duì)于CAD文件數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地保存和管理。

2.2.2 觀測(cè)儀器。對(duì)于該高速公路測(cè)量過(guò)程中，GPS技術(shù)的應(yīng)用還應(yīng)該重點(diǎn)從觀測(cè)儀器方面進(jìn)行有效地控制和把關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，在這種GPS技術(shù)操作過(guò)程中，主要應(yīng)用到的觀測(cè)儀器就是GPS接收機(jī)，本工程應(yīng)用到了4臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)。

2.2.3 GPS外業(yè)觀測(cè)。（1）制定合理的調(diào)度計(jì)劃是保障GPS外業(yè)觀測(cè)準(zhǔn)確性和合理性的首要前提，必須要得到較好的控制和優(yōu)化。（2）選擇恰當(dāng)?shù)腉PS外業(yè)觀測(cè)方法，本工程主要運(yùn)用靜態(tài)定位法。（3）在GPS外業(yè)觀測(cè)作業(yè)中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集應(yīng)滿足如表1所示的技術(shù)參數(shù)要求。（4）在每一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)（4）在每一時(shí)段內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，作業(yè)人員應(yīng)據(jù)之間的互差應(yīng)控制在3mm以內(nèi)，同時(shí)取兩次測(cè)量高度的平均值作為天線的最后高度。

3 GPS控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理分析

3.1 基線解算

對(duì)于相關(guān)GPS控制網(wǎng)所測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理需要重點(diǎn)做好基線的結(jié)算工作，這種基線結(jié)算主要就是指圍繞著具體的控制點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，一般來(lái)說(shuō)，在具體的基線解算中主要就是合理的運(yùn)用廠商提供的相關(guān)軟件來(lái)進(jìn)行處理。

3.2 基線檢核

對(duì)于基線的檢核也是GPS技術(shù)應(yīng)用中比較突出的一個(gè)方面，這種基線的檢核主要就是為了提升相關(guān)數(shù)據(jù)的可靠性，尤其是對(duì)于相關(guān)誤差進(jìn)行嚴(yán)格的控制和把關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，相關(guān)誤差在GPSE級(jí)網(wǎng)中應(yīng)該控制在10mm以內(nèi)才能夠滿足高速公路設(shè)計(jì)施工的基本需求。具體到檢核過(guò)程中，還應(yīng)該重點(diǎn)針對(duì)獨(dú)立環(huán)檢核進(jìn)行全面的控制，通過(guò)三邊環(huán)和五邊環(huán)的檢核來(lái)不斷提升其檢核的效果，保障其能夠滿足于線差的要求。

3.3 GPSD級(jí)網(wǎng)平差計(jì)算

在本工程GPSD級(jí)網(wǎng)內(nèi)，一共存在23個(gè)點(diǎn)，91條獨(dú)立基線，其平均的邊長(zhǎng)為5.77km，弦長(zhǎng)的精度為±5.86cm。

3.3.1 D級(jí)網(wǎng)無(wú)約束平差。本工程GPSD級(jí)網(wǎng)以WGS-84成果作為基準(zhǔn)進(jìn)行三維無(wú)約束平差，最后計(jì)算得到的最弱點(diǎn)為GGD001點(diǎn)位的中誤差為1.89cm，最弱邊則為GD011-GD013邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/767000。

3.3.2 D級(jí)網(wǎng)二維約束平差。在D級(jí)網(wǎng)二維約束平差計(jì)算中，計(jì)算得到的最弱點(diǎn)為GD002，點(diǎn)位的中誤差為0.79cm最弱邊為GD011-GD013，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/442000。

3.4 GPSE級(jí)網(wǎng)平差計(jì)算

在本工程GPSE級(jí)網(wǎng)內(nèi)，一共存在64個(gè)點(diǎn)，204條獨(dú)立基線，其平均的邊長(zhǎng)為1.06km弦長(zhǎng)的精度為±1.46cm。（1）E級(jí)網(wǎng)無(wú)約束平差在E級(jí)網(wǎng)三維約束平差計(jì)算中，計(jì)算得到的最弱點(diǎn)為5923，點(diǎn)位中誤差為3.49cm，最弱邊為GE039_GE056基線，邊長(zhǎng)的相對(duì)中誤差為1/114000。（2）E級(jí)網(wǎng)二維約束平差。在E級(jí)網(wǎng)二維約束平差計(jì)算中，計(jì)算得到的最弱點(diǎn)為重合點(diǎn)E604，點(diǎn)位的中誤差為1.35cm最弱邊為GE023-GE022基線，基線的邊長(zhǎng)為0.409km邊長(zhǎng)的相對(duì)中誤差為1/59000。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著高速公路建設(shè)復(fù)雜化，對(duì)高速公路測(cè)量的精度以及工期提出更高要求，采用常規(guī)的測(cè)量手段布網(wǎng)難度大，作業(yè)工程量大，同時(shí)周期往往較長(zhǎng)，而且也無(wú)法充分滿足精度的要求。通過(guò)采取GPS測(cè)量技術(shù)則可以達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。

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