GPS系統在道路勘測和施工測量中的應用

馬毅

摘 要：GPS系統在道路勘測和施工測量上的應用越來越廣泛，本文將結合GPS技術相關理論，簡單介紹GPS系統在道路勘測和施工測量上的應用。

關鍵詞：GPS技術；道路勘測；施工

GPS由三部分組成：空間部分-GPS星座；地面控制部分-地面監控系統；用戶設備部分-GPS信號收機。

GPS的空間部分由24顆工作衛星組成，它位于距地表20220公里的上空，均勻分布在6個軌道面上，每個軌道4顆衛星，軌道傾角為55度，此外，還有4顆有源務用衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。GPS衛星產生兩組電碼，測量中用C/A碼（Coarse/Acquisition Code11023MHZ）。

一、GPS的工程原理

GPS系統是一種采用距離交會法的衛星導航定位系統。在需要的位置P點架設GPS接收機，在某一時刻ti，同時接收了3顆（A、B、C）以上的GPS衛星所發出的導航電文，通過一系列數據處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛星星歷可獲得該時刻這些衛星在空間的位置，從而用距離交會的方法求得P點的維坐標。

二、擬合模型

道路勘測上的高程系統中包括大地高、正常高和正高系統，因為GPS得到的是大地高，而正規工程中還需要正常高，也就需要在一定的區域對數量和已知水準點進行控制，在這個環節，必須選擇適當的擬合模型進行坐標求解，再利用差算法解決任意點的高程差異問題。

三、七參和四參的應用

當前我國大部分設計院及施工單位利用GPS技術快速而準確的獲得了測量數據，在實際道路勘測設計中大大的提高了效率和精度。在勘測設計中可通過CORS站或單獨基站接收衛星信號進行作業，采用靜態進行控制點的測量，采用動態進行采點和道路放樣；在施工中可準確進行施工放樣及控制點的測量。

對于大、中修測量，四參比較方便實用，對要測量路線要進行導線點及水準點的布設，一般以水準點代替導線點，即節省工作時間也能保證測量精度，盡量保證成三角形布設，雖然出現鈍角，但對精度影不大，通常在路線在的起點合適位置設置BM1，建立工程項目，在單點校正后，去采集已布設好的導線點及控制點，同時對已布設的導線點及水準點進行水準測量并平差，由已知的BM1推求其它點的高程，整理采集布設點的坐標，并賦于各點水準高程值，整理成控制點一覽表，前期工作基本完成。

在路線放樣測量中，新建工程項目進行代點求解四參，把已知點坐標和水準高程代入其中，求解四參數，但要保證代入的點要與整理后表中數值相符，誤差應在5毫米以內。

放樣時便可以把基站架合適的位置，利用單點校正后，就可以進行路中線放樣，雖然是RTK采集中樁數據，只要保證氣泡居中，高程誤差能控制在2厘米以內，與水準測量中樁基本吻合。

對于新建項目要進行基礎測量時，特別是對控制點的測量，精度要求高時，應采用七參數對測量進行控制。要嚴格控制導線點布設，必須滿足求，才能做靜態測量，否則會影響測量精度，甚至解算出的結果是不合格的，需要重新布設控制點。可利用靜態測量的84坐標進行七參數的解算，再解算水準測量的高程，整理成控制點一覽表。

進行其它測量時，可把基站架在已知點和未知點均可，新建工程項目，輸入七參數后，進行基站架在已知點校正或單點校正均可，賦予項目坐標系統后便可進行測量。

七參是利用當天衛星數據解算的，而四參數是利用不同時間衛星解算的數據，理論上相對誤差較大，但在實際工程中影響不大。這兩種參數可結合實際情況去使用。

總之，通過GPS技術的發展和廣泛的應用，基礎導航和定位分析的精度將進一步發展，三維坐標以及速度和時間將進一步提高。我國GPS技術大多數都采用美國的衛星提供信號，由于時間差的原因在中午時，信號不是很穩定。自2014年我國自己研制的北斗衛星已經在GPS中得到廣泛應用，原GPS中的兩星變成三星，信號更強、精度更高，尤其在茂密的樹林和普通住宅樓附近都能有固定解，擺脫了水準儀配合全站儀的工作模式，結合這一技術在道路勘測和施工中的推廣和發展，可以加強精度和可靠性及穩定性，對我國地勢復雜的地面情況有很高的研究價值。

參考文獻

[1]邱致和、王萬義（譯），GPS 原理與應用，電子工業出版社，2002.8.

[2]徐紹銓、張華海、楊志強、王澤民，GPS測量原理及應用，武漢大學出版社，2003.1.