公路工程測量中GPS的運用

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摘要：這幾年隨著社會科技的快速發(fā)展，在我國的很多行業(yè)中都是用到了GPS測量技術，特別是在最近幾年快速發(fā)展的公路建設中，在此使用GPS測量技術可以有效的提高測量數(shù)據(jù)的準確性，解決了很多傳統(tǒng)測量中無法解決的一些問題，所以在公路工程中使用GPS測量技術是這關重要的，基于此本文針對此技術在公里工程中的應用做以簡單的探討，供相關人員參考。

關鍵詞：GPS；測量；公路工程

1引言

GPS測量技術是一種基于GPS技術的工程測量方法。工程測量涵蓋項目建設的設計階段，施工階段和管理階段，在工程項目建設中占據(jù)著很重要的地位。此外，它對測量方法有很高的要求，必須具有高精度。

2GPS技術概述

2.1系統(tǒng)構成

GPS系統(tǒng)中工作的衛(wèi)星有二十一顆，備用衛(wèi)星有三顆，這些衛(wèi)星都很有規(guī)律運行在六個軌道之中，高度平均在20200千米范圍內，平面和軌道之間產生的夾角在55度。其中衛(wèi)星可以不間斷的給使用者發(fā)送定位的相關信號，根據(jù)他所產生的數(shù)據(jù)可以看出，衛(wèi)星是一個能夠移動的點，在世界上任何的地方，任何的時間，只要觀察的高度角大于15度就能夠很清楚的看見六顆衛(wèi)星。

2.2工作原理

通常情況下，在地面中都會有衛(wèi)星監(jiān)控站，衛(wèi)星監(jiān)控站的組成主要包括一個主站，五個監(jiān)測站，三個注入站，五個檢測站會隨時的把監(jiān)控到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主站，然后主站在把這些數(shù)據(jù)經過科學的分析處理。在分析處理完成之后再把這些數(shù)據(jù)傳輸在儲存器中進行儲存。相關的GPS設備主要有處理設備，檢測設備以及接收設備。接受設備在快速的接收到信號之后再把信號放大傳入到計算機中，快速的找到GPS接收器所在的位置。

2.3技術特點

GPS技術有著很多的特點，下面對他幾個主要的特點做以簡單的介紹;（1）不受限，不管在什么地方，什么時間都能夠全面的檢測到，其主要的原因是由于在近地面中設置的衛(wèi)星能夠覆蓋到地球中所有的地方，通常情況下，在任何一條公路上，在任何的地方都能夠在同一時間觀察到四顆偵察衛(wèi)星，所以在進行定位的過程中不會受到位置和時間的限定。（2）不會受到自然環(huán)境的影響。在工程測量中，以前使用的比較傳統(tǒng)的測量方式，在天氣環(huán)境比較惡略的情況下會很容易被影響，沒有辦法保證測量的準確性和測量人員的安全，但是現(xiàn)的GPS技術很好的避免了此類的問題，縱使在自然環(huán)境，或是天氣狀況很糟糕的情況下依舊可以進行準確的測量，讓測量人員能夠在足夠在規(guī)定的時間內完成測量任務。（3）節(jié)省時間，在工程測量中使用GPS技術早操作上非常的方便，從而節(jié)省了大量的時間，在目前公路測量的過程中，使用GPS技術可以在很短的工作時間內就能夠測量出大量的數(shù)據(jù)來進行使用。除此之外，當今社會互聯(lián)網(wǎng)技術快速的發(fā)展，很大程度上優(yōu)化了GPS技術的使用，在只能平臺的推動下，有些相關的設備已經實現(xiàn)了傻瓜操作，參與測繪的工作人員只需要把設備安放到需要測量的地方，儀器就會自動進行測量，工作人員只需要做好后期的養(yǎng)護與維修。2.4GPS應用優(yōu)勢分析GPS的使用可以很大程度上對工作效率進行提高，為工程建設提供更多的數(shù)據(jù)。比如在一個比例尺在1：1000的一個航測工程中，由于需要在很短的時間內完成工作，在原有的工作計劃中使用現(xiàn)有的測量設備，此項測量工作很難再規(guī)定時間內完成。如果再此項測量中使用GPS技術，使用4個GPS接收器，2個水準儀，1套GPS-RTK，組織14名測量人員，花費4天時間完成外業(yè)測量，花費1天時間完成數(shù)據(jù)處理。如果您遵循傳統(tǒng)的測量方法，則需要大約10天。由此能夠看出GPS的應用，有著較大的優(yōu)勢。

3GPS技術的測量模式

在日益復雜的GPS技術和不斷發(fā)展的接收機環(huán)境的影響下，GPS被廣泛應用于測量和定位領域。測量方法因各個領域和用戶的不同而不同。一般情況下，GPS測量模式分為動態(tài)測量和靜態(tài)測量，而動態(tài)測量模式則分為動態(tài)測量模式（后處理動態(tài)，“走走停?！焙蛯崟r動態(tài)測量模式（DGPS和RTK），靜態(tài)測量模式分為常規(guī)靜態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式。

3.1常規(guī)靜態(tài)測量

通常情況下動態(tài)靜態(tài)測量是一種比價傳統(tǒng)的測量方法，這種方法，由于諸如基線的長度和測量水平之類的因素，可以同時觀察到四顆或更多顆衛(wèi)星。每時段要觀測至少45min。傳統(tǒng)靜態(tài)模式下的相對定位精度可達到5mm~1ppm。全球或國家陸地控制網(wǎng)絡，長距離校準基線，地殼運動監(jiān)測網(wǎng)絡，該測量模式主要用于鉆井定位和精密工程控制網(wǎng)絡，以及島嶼和大陸的聯(lián)合測試。

3.2快速靜態(tài)測量

與傳統(tǒng)的靜態(tài)測量不同，快速靜態(tài)測量使用已知的站點并訪問GPS接收器作為基站來連續(xù)跟蹤所有可見的衛(wèi)星。接收器應對應于每個待測站，每個站的觀察時間為幾分鐘。預防措施是確保觀察到超過5顆衛(wèi)星?？焖凫o態(tài)測量用于建立控制網(wǎng)絡及其加密，工程測量和地籍測量。

3.3準動態(tài)測量

準動態(tài)測量與快速靜態(tài)測量有一些共同之處。也有著很大的差異，其中最大的差異就是在準動態(tài)測量是在接收機初始完成之后才開始測量的，要映射到每個站和每個站Cece幾個觀測時期數(shù)據(jù)，另外，為了確保移動臺在移動期間不會丟失鎖定，有必要在已知點采取措施進行初始化（除非使用啟用OTF的軟件時）。此模式可用于開放區(qū)域中的加密控制測量，輪廓測量，線路測量，工程定位和碎片測量。需要注意的事項也與快速靜態(tài)測量一致。

3.4連續(xù)動態(tài)測量

連續(xù)動態(tài)測量與準動態(tài)測量基本相同。流式接收器在初始化后開始連續(xù)運動，需要定期自動記錄數(shù)據(jù)。比如，在對在對移動的目標進行精準測量，公路中線測量確定，公路輪廓測量以及隧道的測量中都可以使用連續(xù)測量的方式，這樣會使得測量的準確性更高。

4公路工程測量中gps技術應用研究

4.1靜態(tài)測量技術的應用研究

（1）勘察路線和選擇GPS地址。測量時，需要工程人員初步勘察此條路線的走向，再細心觀察選擇沿線，最好結合附近路線GPS高等級站點的位置信息，最后確定GPS站點的具體位置。（2）設計科學合理的GPS站點控制網(wǎng)。在運行過程中，根據(jù)待建道路的坡度，沿線地形，衛(wèi)星定位，精度要求，全面設計科學合理的GPS控制網(wǎng)絡。（3）選擇合適的GPS站點和埋石。按照有關參數(shù)說明及技術要求選擇合適的、能夠有利于使用其他方法進一步擴展和聯(lián)系的GPS站點。（4）安裝測量儀器進行觀測。觀察每個點的衛(wèi)星數(shù)量是否符合規(guī)定要求。在外作業(yè)觀察時，要求觀測時間不小于半小時，觀測到的有效衛(wèi)星數(shù)量多于4個。（5）處理觀測數(shù)據(jù)。觀測作業(yè)結束后，將GPS觀測到的數(shù)據(jù)依次輸入計算機，利用軟件處理分析數(shù)據(jù)的質量。（6）將GPS控制網(wǎng)加密。第一步是加密第一級GPS控制網(wǎng)絡。其次要確保分段線路的每段附和導線都把GPS點作為起始和終止點。（7）用計算機計算出此條線路的導線坐標和平差。

4.2RTK技術的應用

（1）靜態(tài)定位，靜態(tài)定位測量在測量過程中，必須確保每個測量站都有一個GPS接收器。并且在測量過程中，接收器同步接收衛(wèi)星和基站的觀測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)測得的三維數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)進行計算。可以停止測量，直到測量精度滿足測量要求。這種測量方法主要用于加密控制網(wǎng)絡，如果在測量過程中采用原始測量方法進行測量，它會受到許多外部因素的影響，在一些條件惡劣的地區(qū)不可能有效地進行測量。使用GPS技術進行測量可以有效地避免這些問題，并確保準確可靠的測量結果。（2）動態(tài)定位。在觀察完成之后，執(zhí)行安裝之前設置的觀察處理，然后執(zhí)行自動觀察。觀察結果與基站數(shù)據(jù)同步，以獲得準確的采樣點位置。目前，應用GPS測量技術獲得的測量結果非常準確，可以精確到厘米級。在公路工程施工過程中，動態(tài)定位技術的應用可以實現(xiàn)地形圖的繪制和橫截面的測量，也可以有效地測量中樁。（3）大型地形圖的繪圖。然后，放置經緯儀或全站儀，并結合小平面映射進行破碎部分的測量。最后，繪制一個大比例的地形圖。必須在工作站和斷點之間看到傳統(tǒng)的測試站。這種方法勞動強度大，耗時長，速度慢。然而，使用現(xiàn)代GPSRTK技術測量，僅需要一個人和一個儀器，并且在幾秒鐘內，可以獲得斷點的高范圍和坐標。輸入要素代碼并返回房間以使用繪圖軟件快速映射。（4）道路選擇和中線鉚接。按照勘測設計的規(guī)章制度行事。為了使中線選擇符合要求并確保高速公路中心線的準確性，可以使用RTK技術。使用RTK接收器作為流動站，收集一定距離的數(shù)據(jù)并使用另一個已知的控制點作為參考。準確定位重要材料，將獲得的數(shù)據(jù)輸入接收器，然后使用CAD繪圖軟件選擇線。放樣是采取一些措施并使用儀器來校準現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的破碎部件。

5公路工程測量中GPS技術應用經驗總結

綜上所述，在公路工程中GPS技術具有著很高的使用價值，同時在各行各業(yè)中都有著很好的發(fā)展前景，本小節(jié)就這對于在公路工程測量過程中GPS技術應用的經驗做以簡單的總結：（1）GPS技術在使用上具有較高的精密度，日常的自然環(huán)境很少會影響到GPS技術的使用，因此，在一些環(huán)境比較惡略的地區(qū)，使用該技術也照常能夠為我們的的技術人員提供較為精確的數(shù)據(jù)資料。（2）方便操作，讓測量工作的工作效率有所提高，使得測量工作變的更加的簡單，操作流程變的更加的簡潔，減少了工作人員的工作量，除此之外，GPS技術檢測的精度還非常的高，同時人為不會對檢測的精度產生影響，減少錯誤的產生，整個工程檢測的過程都是自動化操作，工作人員只需要進行準確的安裝以及后期的維修與養(yǎng)護。（3）在公路工程測量中使用GPSRTK技術很大程度上改變了工程測量工作的工作方法，工組人員可以通過這項測量技術得到測量位置的三維坐標，更加額便于觀察，合理的使用在路線測量和隧道測量。提高現(xiàn)場放樣的實施，簡化了工作的內容以及錯誤的出現(xiàn)。（4）使用CPS技術可以讓工作人員更加的輕松，很大程度上減少了測量工作人員的工作量，進一步提高工程的工作效率，根據(jù)以往的工作經驗來看，現(xiàn)在所使用的GPS測量技術在工作效率比以往測量的工作效率高出了三倍以上，這樣有利于對工程進度的跟進，減少工期的長度。（5）從使用的情況可以看出，GPS高精度高程測量與平面測量具有一樣的結果。在GPS測量范圍內這兩種測量方式都是比較重要的。最近幾年，在中國很多的丘陵地帶，山區(qū)都開始修建公路，在這些地區(qū)的地理環(huán)境，天氣環(huán)境跟平原地區(qū)相比具有一定的額復雜性，平常的工程中使用的測量技術已經滿足不了工程的需要，所以，在這種環(huán)境下相關的工作人員需要足夠的重視對GPS高程測量技術的使用。

6工程實例

6.1測區(qū)概況

本文以林蔭大道項目為例。南昌“五縱三橫”城市快速路網(wǎng)南二環(huán)高速公路規(guī)劃。這一次，某條道路的設計從東部的洛社路開始，到達西部的東東大道。該區(qū)域整體地勢西高東底，北高南底，最高地勢為30.7m左右，最底地勢為13m。

6.2作業(yè)流程

首先根據(jù)工程進行工程控制網(wǎng)的設計，然后進行選點埋石，按照規(guī)定的準則進行觀察測量，根據(jù)觀測到時數(shù)據(jù)對觀測的準確度進行評定，最后在對處理觀測到的結果，進行施工放樣。在現(xiàn)場調查和質量控制中，根據(jù)不同的調查階段（可行性研究階段，初步調查階段，詳細調查階段，繪圖施工圖階段），采取不同的勘察方法完成。

7結束語

在公路測量中使用GPS測量技術促使了公路測量的快速發(fā)展，同時也得到了相關工作人員的認同，使用GPS測量技術可以提高測量的精準度，同時還不會受到自然環(huán)境的影響，通常情況下使用在地形比較復雜的山路中。很大程度的節(jié)省工作時間，減少工作人員的工作量，減少工作中錯誤的產生，以便于對工作的質量和效率進行提高，根據(jù)以往統(tǒng)計的數(shù)據(jù)可以看吃，再公路工程中使用GPS測量技術之后工作效率與以前相比高了三倍，在建設山區(qū)公路時需要合理的考慮到地形地貌以及天氣環(huán)境，因此在山路建設中使用GPS技術是最好的選擇。

參考文獻：

[1]林友恩.公路工程測量中GPS高程擬合的應用[J].交通世界,2017(28):54~55.

[2]邰昌智,馬波.GPS高程擬合在公路工程測量中的應用分析[J].科技展望,2016(35):116.

作者：蘇勇 單位：寧夏公路工程咨詢有限公司