GPS在公路工程控制測量中的應用

黃玉杰　王衛東

摘 要：伴隨國民經濟增長速度的不斷提升，我國公路建設質量標準也得到了有效提高，公路建設與國計民生息息相關，其工程測量效果的優劣也得到了人們的關注。隨著改革開放的不斷深化，我國公路工程測量事業也得到了極大的發展。將GPS技術應用到工程測量中，可有效提升測量的精確度，更能為工程建設提供強有力的依據。

關鍵詞：GPS系統；公路工程；平面控制測量

GPS系統具有全球性、全天候、連續性、實時性導航定位及定時功能，能將精密的三維坐標、速度及時間提供給各類用戶。遵循算法模型，設計了多個作業模式，如靜態、快速靜態與RTK等。地殼變形觀測、國家大地測量等高精度測量主要選用靜態作業模式；一般工程測量主要選用快速靜態測量模式；GPS接收設備、無線電通訊設備、電子手薄與配套設備是RTK系統的重要組成部分，該技術的特點為操作簡單、實時性強、精度高等，可以對采集數據與工程放樣等需求進行最大限度地滿足。

1 公路工程GPS測量技術要點

GPS測量在公路工程初測階段的工作任務為遵循公路路線進行控制點設置，以此進行高程控制測量與平面控制測量，該項工作質量的優劣直接影響到地形圖測繪、定線測設等工作是否能正常進行。為此，施工單位在公路工程GPS測量施工中，應對其測量質量加以控制，才能實現工作任務。

1.1 GPS控制網建立的過程

對與路線走向，在收到測繪任務后首先進行的初步調查和了解。落實GPS點的位置，確定可不可以在測線附近進行復測（利用高水平的GPS點）。根據道路等級，沿線地形地貌，地理環境布局GPS控制網。并且根據經營衛星接收的各種因素優化設計精度要求。加密。因為作為道路主管控制的GPS控制網，要求必須使用其他測量方法在每一個5—10公里處布設一個點。實際上只有三個GPS觀測點可架設GPS儀器觀察，確定三個點的坐標。根據本身通常用于測量道路最佳的接收器的特點，同時可以觀察到4個GPS點，這樣可以大大加快了測量速度范圍。 GPS點的選線和控制點，選擇點和易于使用和申請后，根據規格埋石，埋后做好標記。常見的4個GPS點觀測時間，有效觀測衛星總數應滿足監管要求，一般觀測時間和觀測衛星有效數量的規定外，應符合規范的要求在同行業中觀察到適當水平。

外業觀測結束后，GPS數據傳入計算機，使用適當的數據處理和數據分析軟件，進行實地觀察，一般過程分為基線解算和檢查的GPS控制網平差計算兩個步驟。然后，接收與處理軟件作相應調整，不同類型的接收和處理軟件，在不同的格式生成的數據，但通過國際標準格式（RINEX）轉換，然后根據不同格式的數據結果精確數據，按照每一個模型選擇軟件和調整的結果，要求精度高，這是選擇軟件最簡單、方便的處理方法。最好能提供一個調整的全面報告，人性化的調試，并最終獲得數據處理的更好的結果。首級GPS控制網，使用全站儀測量附合導線加密路線的GPS點分布劃分成幾個部分，每個部分分別連接導線測量，以確保每個部分連接導線開始GPS點，并最終對GPS點。最后，每個連接遍歷數據傳輸到電腦的角度，從調整，得到最終的結果。

1.2 動態 GPS 技術

動態GPS技術在公路勘察中主要在實時動態定位技術方面進行公路勘察。實時動態定位技術是基于載波相位觀測值的實時差分全球定位系統（RTDGPS）技術為基礎，這是GPS測量在公路工程technologya突破，有廣闊的發展空間，實時動態定位系統（RTK技術）由一個基站和流動站，無線數據通信實時動態測量，原則是保證是作為參考點。作為一個通過無線電發射設備，同時接收衛星信號，安置接收的衛星接收機站的連續觀測的基準站接收機，采取精確控制點的位置，觀測數據基站。根據計算結果相對定位的原則，實時三維坐標站和測量精度，使用戶能夠實時監控的測試點數據的觀測和基線解算結果，根據精確規格的測試縮短觀測時間，從而減少冗余觀測，提高了工作效率。 GPS靜態定位和動態結合的方法，在工程單位可以有效的完成公路平面控制測量精度。施工中使用傳統的方法和GPS技術與生產過程相結合，可以大大降低工作成本，提高工作效率。跟蹤能力與發展的GPS初始化時間越來越短，以及越來越高的準確性，越來越強的可靠性并且具有良好的價格優勢。預先控制和測量過程中，對施工程單位的復雜問題帶來極大的方便。

2 GPS-RTK在公路測量中的作業流程

2.1 平面控制測量

按照路線基本走向進行控制點布設及平面控制測量與高程控制測量是高等級公路初測環節的主要工作內容，以此為路線地形圖測繪、定線測設與施工放樣等工作提供便利。相比傳統導線法，在路線控制測量中GPS定位技術的應用，具有靈活布網、外業觀測速度快、全天候作業及高定位精度等優勢，在統一坐標系下通過內業處理可進行控制點三維數據信息的提供。在路線測量中，可遵循工程需求進行GPS控制網等級地確定，一般分為4個等級：一級、二級、三級、四級，其中高速公路首級控制網可由三級表示，高速公路施工控制網可由四級控制網表示，500米為其控制點之間的距離，其技術指標如表1所示。

2.2 高程控制測量

根據國家相關高程基準規定，公路高程系統選取在同一條公路中應具有一致性，如選取高程系統不同，必須給定高程系統轉換關系。一般選取四等水準測量進行高速公路測量，要求水準測量路線長度最大控制在16千米以下。在水準測量難度大的位置，可選取三角高程測量（起止點必須為多出一個等級的控制點）。

2.3 路線測量

在公路測量技術高速發展的今天，測量人員不僅將GPS應用于控制測量，還將高精度實時動態定位技術（RTK）應用于測量施工。該技術的應用，能夠在所有坐標系內實時提供三維坐標數據，目前通過GPS RTK技術進行坐標直接放樣的公路中線測量極為常見。作為全天候、全方位的新型測量系統，GPS RTK技術是現階段待測點位置準確確定的主要途徑。

大比例尺帶狀地形圖上測量人員定線后，可通過GPS系統軟件進行放樣點的自動定位。因各個點可獨立完成測量工作，無需產生累計誤差。直線、緩和曲線與圓曲線為道路路線的主要組成部分。放樣施工中，必須先將各個主控點樁號輸入，隨后將起終點方位角輸入，以此完成放樣工作。

3 結束語

綜上所述，在公路工程控制測量中GPS技術的應用，可以對勘測精度與效率進行有效提升，更能為國民經濟的發展提供可靠的保障。作為公路測量的重要技術，GPS測量工作是否到位，對工程建設整體質量的提升具有至關重要的作用。在公路工程GPS測量控制分析中，應做好平面控制測量、高程控制測量及路線測量等，只有這樣才能為完善質量體系提供可靠的保障，才能實現公路工程建設的經濟效益與社會效益。

參考文獻

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[2]李婷峰，楊潤萍. GPS-RTK技術在公路工程測量中的應用[J]. 資源信息與工程. 2016（06）