淺談道路工程測量中G P S測量技術(shù)應(yīng)用

王凱 漆斌

南昌市新建區(qū)城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江西 南昌 330100

1 道路工程測量中GPS技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，全國高等級公路建設(shè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，這就對勘測設(shè)計(jì)提出了更高的要求當(dāng)前公路等級的提高與特大型橋梁的建設(shè)，對道路、橋梁的勘測、設(shè)計(jì)、施工、管理也提出了越來越高的要求。公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的不斷發(fā)展，公路設(shè)計(jì)已完全實(shí)現(xiàn)CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持；建立勘測、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)，是公路勘測設(shè)計(jì)“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求，也是影響高等級公路設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的公路測量方法，效率較低，精度也會(huì)受到外界因素的影響，不利于獲取高精度的測量數(shù)據(jù)。GPS技術(shù)尤其是改良后的GPS-RTK測量技術(shù)更加適用于復(fù)雜條件下的公路測量工作，測量數(shù)據(jù)間的傳輸也更為便捷，隨著技術(shù)的革新，相信GPS技術(shù)將在高速公路測量中得到更為廣闊的應(yīng)用。當(dāng)前，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據(jù)；在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在公路測量中應(yīng)用的初級階段，其實(shí)，公路測量的技術(shù)潛力蘊(yùn)于RTK技術(shù)的應(yīng)用之中，RTK技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用，有著非常廣闊的前景[1]。

2 GPS技術(shù)在道路工程測量中應(yīng)用的優(yōu)勢

GPS測量是一項(xiàng)要求嚴(yán)格技術(shù)復(fù)雜的工作，實(shí)施原則是盡量減少人力、時(shí)間及經(jīng)費(fèi)的消耗以滿足用戶對測量可靠性和測量精度等要求為前提。因此，對其各階段的工作這就要求對這項(xiàng)工作必須本著精心設(shè)計(jì)、精心組織和精心實(shí)施的態(tài)度進(jìn)行。

（1）GPS作業(yè)有極高的精度。它的作業(yè)不受環(huán)境和距離限制，非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

（2）GPS測量可以提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

（3）GPS、RTK技術(shù)將徹底改變道路測量模式。RTK能實(shí)時(shí)得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧道勘察，它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測量、點(diǎn)位測量等。

（4）GPS測量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。一般GPS測量作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的3倍以上。

（5）GPS高精度高程測量同高精度平面測量一樣，是GPS測量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。特別是在當(dāng)前高等級公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢下。往往由于這些地區(qū)地形條件的限制，實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測量有困難，GPS高程測量無疑是一種有效的手段。

3 GPS在道路工程測量中的應(yīng)用

在公路工程測量中主要是運(yùn)用GPS技術(shù)的兩大功能，一是靜態(tài)功能，指的是利用GPS儀器接收衛(wèi)星的信息，并對信息進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)化處理得到被測點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；二是動(dòng)態(tài)功能，實(shí)質(zhì)上是利用衛(wèi)星系統(tǒng)將各測點(diǎn)實(shí)地放樣到地面上。

3.1 GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)在公路控制測量中的應(yīng)用

（1）GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)原理。GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)就是采用兩臺(tái)以上接收機(jī)，靜態(tài)同步觀測4顆以上GPS衛(wèi)星，測定未知測站相對基準(zhǔn)站的坐標(biāo)增量。采用載波相位觀測量，定位精度高。一般用戶采集l～3小時(shí)數(shù)據(jù)，邊長相對精度可達(dá)10.6～10.7，甚至更高，點(diǎn)位誤差可達(dá)毫米級。相對定位的基線長度，可以由幾十米到幾百公里，甚至上千公里。

（2）公路GPS網(wǎng)等級選擇與布設(shè)。公路GPS控制網(wǎng)一般分二級布設(shè)。首級控制網(wǎng)一般按GPS二級點(diǎn)要求布設(shè)，加密控制網(wǎng)一般按GPS四級點(diǎn)要求布設(shè)。采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)布設(shè)GPS控制網(wǎng)與采用傳統(tǒng)的全站儀測量方式進(jìn)行公路控制網(wǎng)布設(shè)在技術(shù)和觀念上均存在著很大區(qū)別：首先，GPS網(wǎng)淡化了“分級布網(wǎng)、逐級控制”的布設(shè)原則，不同等級的GPS控制網(wǎng)之間的依存關(guān)系并不明顯；其次，GPS控制網(wǎng)對點(diǎn)的位置和圖形結(jié)構(gòu)沒有過高要求，GPS控制網(wǎng)中點(diǎn)的位置、均勻度、對稱度與整個(gè)控制網(wǎng)的中點(diǎn)的精度關(guān)系不大；最后，GPS控制網(wǎng)中相鄰點(diǎn)不要求相互通視。

（3）公路GPS控制網(wǎng)布設(shè)特點(diǎn)。與城市GPS控制網(wǎng)布設(shè)、區(qū)域地形測量GPS控制網(wǎng)布設(shè)等不同，公路GPS控制網(wǎng)具有以下特點(diǎn)：首先，公路GPS控制網(wǎng)是帶狀控制網(wǎng)，為減少橫向測量誤差，在控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)必須聯(lián)測不少于3個(gè)高等級控制點(diǎn)，當(dāng)條帶線路很長時(shí)，應(yīng)增加聯(lián)測的高等級控制點(diǎn)個(gè)數(shù)；其次，為保證GPS控制點(diǎn)在施工測量中的可用性，在點(diǎn)位的選擇上，應(yīng)盡量選擇在施工影響范圍外，以便長期保存；最后，為保證公路GPS控制網(wǎng)可靠性，應(yīng)將控制網(wǎng)設(shè)計(jì)為公共邊毗連的多個(gè)閉合環(huán)，以增加檢核條件。

3.2 GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用

（1）GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)原理分析。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位是一種使用載波相位觀測量的實(shí)時(shí)相對定位技術(shù)，其原理是將一臺(tái)接收機(jī)固定安置在基準(zhǔn)站上，另一臺(tái)接收機(jī)流動(dòng)觀測，通過兩臺(tái)接收機(jī)同步觀測，采用擬合算法實(shí)時(shí)結(jié)算的方式消除相關(guān)性的誤差，提高定位精度。根據(jù)基準(zhǔn)站發(fā)送信息方式的不同，GPS動(dòng)態(tài)相對定位可分為三類：位置差分、偽距差分和相位差分。GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的精度較靜態(tài)相對定位技術(shù)的精度要低，但效率更高，更方便快捷。

（2）20GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用。首先，在大比例尺帶狀地形圖測繪中得到應(yīng)用。高等級公路選線需要利用大比例尺帶狀地形圖，傳統(tǒng)測量方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力，RTK技術(shù)不需要點(diǎn)間通視，減少測量層次，提高測量效率，降低工作量，內(nèi)外業(yè)周期縮短。其次，在公路選線與中線放樣中得到推廣應(yīng)用采用RTK技術(shù)進(jìn)行選線作業(yè)，作業(yè)方式簡單，采用基準(zhǔn)站加車載流動(dòng)站的方式，省時(shí)省力，精度高。最后，在道路的縱、橫斷面放樣中RTK技術(shù)的應(yīng)用也較為成熟。

4 結(jié)束語

總之，隨著我國科技水平的不斷提升，GPS測繪技術(shù)以其測量周期短、精確度高，能夠簡化專業(yè)人員操作難度，提高測量效率，并且測量時(shí)易于發(fā)現(xiàn)問題，提高測量可靠性等優(yōu)勢特點(diǎn)，在道路測量中得到了廣泛應(yīng)用，創(chuàng)造了更好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。