GPS測量技術在高速公路施工中的應用研究

劉紅甫+李柯

摘 要：高速公路施工中測量工作較為繁瑣，工作量較大，GPS技術是一項切實可行的高速公路施工測量技術，這種全新的定位系統因其全天候定位、高精度、經濟快捷、耗時短等特點被廣泛應用到高速公路測量中去，GPS系統的應用滿足了高速公路施工測量工作需求，提高了測量效率，提高了測量精度，減少了測量人員的工作強度，促進了公路測量事業的長遠發展。

關鍵詞：GPS測量技術；高速公路；施工；應用

近幾年來，我國高速公路的建設得到了快速發展，直接促進了國民經濟的快速發展。對于工程單位來說，GPS靜態和動態定位能夠有效結合， 可以高效完成高速公路平面控制測量。在施工過程中， 利用常規的方法和GPS相結合的方式不僅能夠降低作業的難度，還可以提高工作效率。初始化時間逐漸縮短，使得定位跟蹤能力和精度逐漸增強，因此，將 GPS 靜態定位功能和動態測放兩種功能有效結合起來應用， 能夠實現對工程單位的前期控制，還可以解決實施測量過程中所帶來的復雜問題，對提高高速公路施工質量具有重要作用。

1 概述

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。

GPS全稱為全球定位系統，最早由美國國防部建立，其目也為了滿足軍事需要，尤其近幾年來，GPS技術不僅在工程量和資源勘查等方面取得很大成功，同時還在高速公路施工程中發揮著重要作用，為我國基礎設施建設做出了重要貢獻。GPS技術主要是對目標進行定位，這種定位系統是利用衛星進全面的導航。GPS定位系統由三部分構成：空間部分、地面控部分和用戶接收機：①空間部分是利用太空中的多個衛星幾個備用衛星組成，這些衛星在太空中的不同軌道上和地面行連接工作。它的運行高度是2萬千米；②地面監控部分主是由主控站、注入站和監測站組成；③用戶接收機主要是接GPS衛星發射信號。當用戶接收機接收到衛星定位發射信號后對信號進行定位和一些信號的處理工作。GPS技術的工作理：首先，根據地面上的主控站對各監測站檢測到的觀測資和氣象信息進行收集，再由特定的格式對導航電文進行有效編輯，然后地面上的注入站把編輯過的信息發送給衛星。

2 GPS測量技術的特點

由于GPS測量技術具有多種優勢，被廣泛應用到高速公路勘查設計中，且發揮著關鍵作用，為高速公路施工建設提供了可靠的數據，確保高速公路施工建設的質量。所以，GPS測量技術不僅定位具有較高的精度，各個測站之間還不需要通視就可以自由選點，與此同時，GPS測量技術還具有功能齊全、操作簡便等諸多優勢，發揮著不可缺少的作用。1）對于GPS測量技術的定位精度較高這一點來說，它在定位過程中所利用的是載波相位的方式，具有較高的精度，其精度高達1ppm。通常情況下，雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀精度為5mm+5ppm。因此，GPS測量精度較高，其優越性會隨著距離的增加而明顯突出。2）GPS各個測站之間不需要通視，尤其針對地形復雜的區域來說，更為測量技術人員帶來方便，使得各個選點之間更加便捷。然而，各個測站點附近需要確保足夠寬闊，這樣才能方便接受信號。因此，GPS測量技術的出現，能夠有效找取通視點，為測量學解決了一大難題。3）GPS可有效縮短觀測時間，增強觀測速度。當前狀況下，有效利用靜態定位的方式，實現一條基線的相對定位，從中得到所需要的觀測時間，也就是說，利用GPS布設控制網，每個測站之間所需要的觀測時間大概在30～40min左右，而利用靜態定位則可大大縮短觀測時間。4）GPS測量技術操作簡便，且具有較全面的功能。由于GPS具有較強的自動化程度，使得觀測人員不要要較高的技術就能夠實現對數據的觀測，只需將天線高、監視儀器等相關工作狀態及時量取，其他觀測數據、跟蹤觀測衛星和捕獲等具體工作均由儀器自動完成，實現了操作簡便的特點，為工作提供了極大的便利。與此同時，利用GPS測量還具有較為全面的功能，不僅能夠將平面位置和高程等同時觀測到，還可以利用實時動態測量實現對施工放樣。5）GPS測量技術實現了全天候工作。GPS實現了不受任何時間和地點的限制，均可以實施測量，甚至不會受到環境的影響，為實施測量單位和工作人員提供了極大的便利，這也是GPS測量技術得到廣泛應用的主要原因之一。

3 GPS技術在高速公路施工中的具體應用

3.1 高速公路控制網方面

高速公路控制網的設置，需要先在地形圖上設計GPS控制點，再到實地勘探選點。觀測點設置時為了確保觀測質量必須減弱信號干擾，保證GPS控制點能正常接收衛星信號，因此控制點需要設置在開闊地帶，盡可能避開高壓線和密林，確保觀測點上空開闊空曠，控制點周圍不能有強反射面，減少多路徑照應，控制點需布置在穩固且適合長期保存的地方，控制點至少保持與兩個方向的通視，重視控制點和放樣建筑物的幾何圖形強度，滿足高速公路施工放樣需要，控制點設置也需要考慮到日后的長遠發展，控制點設計應避免出現支點，確保高度公路控制網點的精度和可靠度。

3.2 中線和邊線放樣方面

設計單位需要在完成高速公路縱橫斷面的圖紙設計之后進行施工單位的再次審核和放樣，在放樣之前工作人員應先做好準備工作，在架設基準站之后連接發射電臺和移動站，在基準站和移動站實現自動連接以后再校對導線點，最后調出預先輸入好的路線曲線要素，準備工作完成就可以進行任意樁位的放樣工作。當手簿屏幕顯示設計點與桿位一致時，只需在桿位位置打樁寫號，就完成了一處地點的放樣工作，當放樣點未出現在中線上時，工作人員將放樣點坐標輸入手簿之后就可以進行放樣工作了，工作人員可以在完成每一處的放樣之后得出實際高度，每個放樣點都相互獨立，這樣可以避免出現累計誤差，有利于提高高速公路測量的質量。

3.3 橫斷面測量方面

利用GPS技術完成高速公路邊線、中線放樣工作后，需要測量高速公路橫斷面數值來計算填挖方量，使用傳統方法測量樁號橫斷面難度較大，靈活使用GPS技術進行橫斷面測量時，工作人員不需要親自到達現場，只需要在使用測量得出的中線樁點坐標和相關繪圖軟件的基礎上測量高速公路縱橫斷面，準確獲取高速公路路線的橫斷面和各個樁點的橫斷面，還可以使用GPS技術實時測量高速公路斷面，GPS技術在高速公路橫斷面測量中的應用大大縮短了數據采集時間，降低了工作人員的工作負擔，減少了工作人員在外作業時間，改善了工作狀況，提高了測量工作效率，提高了測量的準確度、 精度、 實用度， 具有較強的經濟性和實用性，GPS技術適合在地形條件復雜、地理環境惡劣、高速公路橫斷面落差較大的地區使用， 不僅降低了高速公路測量戶外作業的難度，還大大提高了測量效率。

參考文獻

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