楊志向 梁俊峰

【摘要】伴隨著我國公路工程測量技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)獲得了普遍的應(yīng)用，在理論與實踐中如何更好地發(fā)揮GPS技術(shù)的作用，需要我們進(jìn)一步去探究。在我國公路工程中，因為線路長、施工質(zhì)量要求高以及測量時間較緊迫等各方面的原因，需要一種較精確、快速、便捷的測量技術(shù)，由于GPS測量技術(shù)的優(yōu)點逐步地取代傳統(tǒng)的測量技術(shù)，因此GPS成為了公路測量上的重要測量技術(shù)。文章主要分析了GPS系統(tǒng)構(gòu)成，CPS測量技術(shù)特征，在公路工程測量中GPS的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù)；公路測量；

前言：

科學(xué)技術(shù)在不斷地發(fā)展，為了保證公路的質(zhì)量問題對公路的測量技術(shù)精確性要求越來越高。由于 GPS系統(tǒng)可以向全球用戶全方位地提供高精確度的三維坐標(biāo)、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù)，因此GPS技術(shù)在我國公路上得到了更廣泛的推廣和應(yīng)用。在與此同時，我們必須了解一下GPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及它公路測量領(lǐng)域的應(yīng)用特點。

一、GPS的概念

GPS，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是目前近幾年里發(fā)展起來的具有全球性、全能性、全方位性優(yōu)勢的導(dǎo)航定位、定時、測速系統(tǒng)。由于GPS技術(shù)所具有的全方位性、高精確度、和自動測量的特點，成為了最先進(jìn)的測量手段。GPS步入了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，成為國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個領(lǐng)域的新應(yīng)用。

GPS系統(tǒng)組成是由GPS三大子系統(tǒng)構(gòu)成：地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星系統(tǒng)、用戶接受系統(tǒng)。

1、地面控制系統(tǒng)，GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時還對衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星工作狀態(tài)。注入站的作用是將主控站計算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。GPS地面控制系統(tǒng)主要設(shè)立在大西洋、印度洋、大平洋和美國本土。

2、空間衛(wèi)星系統(tǒng)，GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高約20萬公里的GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在6個軌道面上，各平面之間交角為60度，軌道和地球赤道的傾角為55度，衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期為11小時58分，這樣可以保證在任何時間和任何地點地平線以上可以接收到4到11顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號。

3、GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計算機(jī)、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信號，利用信號進(jìn)行導(dǎo)航定位等。

二、GPS測量技術(shù)的特征

1、 GPS技術(shù)能夠提供三維坐標(biāo)。通過GPS對觀測站平面位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量的時，可以精確測定觀測站的大地程度。

2、GPS技術(shù)能夠使觀測的時間短。采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時間一般在30s到40s左右，采用快速靜態(tài)定位方法，觀測時間更短。當(dāng)短基線小于20公里時，相對迅速定位通常僅需5分鐘的觀測時間。

3、GPS技術(shù)能夠使測站之間無通視。測量學(xué)中測站之間彼此的通視始終屬于難題。CPS這一特點產(chǎn)生了更加方便靈活的選點。但是要求必須具有開闊的測量空間，以便GPS衛(wèi)星接收信號不會受到干擾。

4、GPS技術(shù)操作簡便

GPS 測量的自動化程度很高。在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。結(jié)束觀測時，僅需關(guān)閉電源，收好接機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

三、GPS測量技術(shù)在公路工程的中的應(yīng)用

1、公路工程測量動態(tài)GPS技術(shù)的應(yīng)用

公路工程測量動態(tài)GPS技術(shù)的應(yīng)用表現(xiàn)為實時動態(tài)定位技術(shù)的應(yīng)用，它具有高精確度、高效率的優(yōu)點。這一技術(shù)具體是將載波相位觀測數(shù)值作為前提的實時差分技術(shù)，它是發(fā)展GPS測量技術(shù)的重要創(chuàng)新研究，在公路工程中具有極其廣泛的應(yīng)用前景。實時動態(tài)定位包含了基準(zhǔn)和流動站，對實時動態(tài)測量進(jìn)行保證的重要措施便是構(gòu)建無限通訊數(shù)據(jù)，基本原理設(shè)計基準(zhǔn)點為較高精度取位點的首級控制點，在參考站設(shè)置一臺接收機(jī)，連續(xù)觀測衛(wèi)星，位于流動站上的接收機(jī)對衛(wèi)星信號進(jìn)行接收的同時，利用電傳無線電設(shè)備對基準(zhǔn)站上的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，按照相對定位的基本原理隨機(jī)計算機(jī)實時顯示計算流動站的測量精度與三維坐標(biāo)。這樣使用者便能夠?qū)Υ郎y點的數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量與解算基線結(jié)果的收斂狀況實時監(jiān)測，綜合待測點的精度要求，明確觀測時間，進(jìn)一步對多余的觀測有效減少，最終提升工作效率，在勘測公路階段動態(tài)定位方式能夠?qū)崿F(xiàn)測繪地形、測量中樁、橫斷面、縱斷面地面線等工作。測量整體過程不要求將通視作為前提，經(jīng)過1-3秒的測量，可以達(dá)到10-30mm的精度，體現(xiàn)出了普通測量儀器無法比擬的優(yōu)勢。實時動態(tài)技術(shù)具備重要優(yōu)點：實時動態(tài)顯示的結(jié)果是通過可靠性檢驗獲得的厘米精度，有效克服了由于粗差產(chǎn)生的工程返工，進(jìn)一步提升GPS的操作效率，具有極高的操作效率，每一個放置點僅需要1-2S的滯留時間，1-3人就能夠?qū)嵤?-10km的中線測量。

2、公路工程測量中GPS靜態(tài)測量技術(shù)的應(yīng)用

第一，初步勘察路線和選擇GPS地址。在外業(yè)測量時，必須安排人員進(jìn)行初步勘察路線的走向，觀察沿線可以作為GPS點的具體位置。查看附近路線GPS高等級點便于實施聯(lián)網(wǎng)。

第二，設(shè)計GPS點控制網(wǎng)。應(yīng)當(dāng)聯(lián)系公路具體等級、沿線具有的地物地形、操作中的衛(wèi)星情況、精準(zhǔn)度要求等綜合設(shè)計GPS控制網(wǎng)。由于GPS控制網(wǎng)屬于首級公路控制網(wǎng)，需要利用其它測量方法實施加密。因此在沿著兩側(cè)路線間隔5-10米距離布置互相一對通視的GPS點。理論上分析利用GPS點進(jìn)行觀測時僅需要將儀器設(shè)置在3個GPS點上同時進(jìn)行觀測就能明確這些點的具體坐標(biāo)。聯(lián)系公路自身的特點可以使用4臺儀器同時對4個GPS點進(jìn)行觀測，這樣能夠有效測量全線的速度。

第三，選擇GPS點和埋石。應(yīng)當(dāng)根據(jù)技術(shù)相關(guān)設(shè)計要求選點這樣有利于使用其他測量方法進(jìn)一步擴(kuò)展與聯(lián)測。

第四，設(shè)置儀器進(jìn)行觀測。在DPS4個觀測點同步有效的觀測衛(wèi)星數(shù)量是否達(dá)到了規(guī)定要求。在外業(yè)觀測過程中要求觀測時間必須超過半個小時，觀測有效衛(wèi)星數(shù)量超過4個。

第五，處理觀測數(shù)據(jù)。結(jié)束外業(yè)觀測之后在計算機(jī)中輸入GPS中的數(shù)據(jù)，應(yīng)用對應(yīng)的處理數(shù)據(jù)軟件，及時處理和分析數(shù)據(jù)質(zhì)量。這一過程具體包括檢核與計算基線、計算GPS控制網(wǎng)平差。

第六，加密CPS控制網(wǎng)。通過全站儀附合導(dǎo)線測量的方法實施加密首級GPS控制網(wǎng)操作。根據(jù)GPS的分布把路線分成若干段，對每一段獨立實行導(dǎo)線附合測量，確保每一段附合導(dǎo)線都將GPS點作為起始和終止點。

第七，計算導(dǎo)線點坐標(biāo)和平差。在計算機(jī)中傳入每一段測量附合導(dǎo)線的數(shù)據(jù)并且實施角度、距離平差最終獲得結(jié)果。

結(jié)束語：

綜上所述，隨著我國城市建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大，GPS技術(shù)應(yīng)用在我國公路測量中取得了很好的效果和成功經(jīng)驗，也充分的證明了GPS的優(yōu)越性。GPS技術(shù)作為今后公路建設(shè)工程的重點測量方式，不僅要保證工程進(jìn)度，而且還要確保其精度。

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