【摘 要】本文以GPS測(cè)量技術(shù)為例，分析了GPS定位系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)，針對(duì)道路工程中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探究，并闡述了GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展建議。

【關(guān)鍵詞】GPS；工程測(cè)量；道路施工；應(yīng)用

引言

隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，建筑行業(yè)的規(guī)模在不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)素質(zhì)也在逐步提高，道路工程是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)重要的附屬工程設(shè)施，通常是由橋梁、路基、隧道、溝渠排水等附屬工程所組成，其施工工期一般較長(zhǎng)，工程構(gòu)造較為復(fù)雜，且線型多變，施工測(cè)量任務(wù)十分繁瑣。道路測(cè)量通常具有測(cè)線長(zhǎng)、精度要求高、工期短等特點(diǎn)，GPS測(cè)量技術(shù)打破了傳統(tǒng)的測(cè)量方法，完全適應(yīng)了這一要求，從而給測(cè)繪領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)技術(shù)革命，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

一、道路工程測(cè)量的方法和要點(diǎn)

在道路工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，也要把以后的路基高度也考慮在內(nèi)。進(jìn)行實(shí)地考察，以結(jié)構(gòu)物工程為依據(jù)，在路線方向設(shè)置施工用水準(zhǔn)點(diǎn)，在每隔二百米處設(shè)置一個(gè)，并對(duì)要加密水準(zhǔn)點(diǎn)位置做細(xì)致的記錄。進(jìn)行實(shí)地測(cè)量時(shí)，要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)，按照四等水準(zhǔn)測(cè)量并對(duì)使用儀器進(jìn)行校核，對(duì)相臨的兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)必須要進(jìn)行閉合測(cè)量，對(duì)加密的水準(zhǔn)點(diǎn)更要進(jìn)行復(fù)核并要求閉合測(cè)量，同時(shí)要進(jìn)行詳細(xì)的記錄。有時(shí)候還要根據(jù)事實(shí)情況運(yùn)用合理的方法，根據(jù)各工程特點(diǎn)的不同，采用不同的方法，對(duì)于長(zhǎng)線路，可以采用航空投影的方法，把攝影機(jī)安裝在工具上，對(duì)不同的觀測(cè)區(qū)采用不同的方法不同的要求進(jìn)行投影，根據(jù)得到的航空照片，分析信息資料，編制接近實(shí)際的地形圖。在初步設(shè)計(jì)階段，測(cè)量人員根據(jù)測(cè)量資料和設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，擬定公路施工的原則，計(jì)算出工程數(shù)量，選擇合適設(shè)計(jì)方案，擬定出施工意見(jiàn)，為初步設(shè)計(jì)提供地形圖、高程控制、平面等較詳細(xì)的資料。施工圖的設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須要求工作人員仔細(xì)、認(rèn)真。工作人員根據(jù)批準(zhǔn)的文件，把各種方案進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比和篩選，確定設(shè)計(jì)路線方案，并進(jìn)行施工圖詳細(xì)測(cè)量。運(yùn)用GPS測(cè)量定位，提高測(cè)量精度。目前，公路勘測(cè)中雖然采用了高級(jí)的先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)的測(cè)量方法條件和橫向通視的限制，效率低、作業(yè)強(qiáng)度大、且周期比較長(zhǎng)。GPS定位系統(tǒng)由工作衛(wèi)星組成的多個(gè)地面站組成的地面控制部分、空間部分和以接受機(jī)為主的用戶部分組成。建立基礎(chǔ)站進(jìn)行測(cè)量，把GPRS運(yùn)用到公路測(cè)量中，把已知的精準(zhǔn)站坐標(biāo)和測(cè)量值進(jìn)行比較，得出修正數(shù)，接收機(jī)收到發(fā)布的修正數(shù)后與自身的的測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比，這樣可以減小大部分誤差，從而得到一個(gè)準(zhǔn)確的位置。它作業(yè)不受環(huán)境和距離的限制，很實(shí)用于，局部重點(diǎn)工程地區(qū)和地形條件困難地區(qū)等。

二、GPS定位系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)

1、全球全天候定位

GPS衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了地球上任何地方任何時(shí)間至少可以同時(shí)觀測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星，所以說(shuō)GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

2、定位精度高

一般來(lái)說(shuō)，雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出。應(yīng)用實(shí)踐也已證明，GPS相對(duì)定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6m，100-500km可達(dá)10-7m，1000km可達(dá)10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)時(shí)解其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定的邊長(zhǎng)比較，其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。

3、觀測(cè)時(shí)間短

隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，20km以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需15-20min；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15km以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需1-2min；采取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式時(shí)，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘。因而使用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，可以大大提高作業(yè)效率。

4、測(cè)站間無(wú)需通視

測(cè)站間相互通視一直是測(cè)量學(xué)的難題，GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。GPS測(cè)量只要求測(cè)站上空開(kāi)闊，不要求測(cè)站之間互相通視，因而不再需要建造覘標(biāo)。這一優(yōu)點(diǎn)既可大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，同時(shí)也使選點(diǎn)工作變得非常靈活。

5、儀器操作簡(jiǎn)便

隨著GPS接收機(jī)的不斷改進(jìn)，GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，在觀測(cè)中測(cè)量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測(cè)工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束測(cè)量時(shí)，僅需關(guān)閉電源，收好接收機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。如果在一個(gè)測(cè)站上需作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)，還可以通過(guò)數(shù)據(jù)通訊方式，將所采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集與處理。另外，接收機(jī)體積也越來(lái)越小，相應(yīng)的重量也越來(lái)越輕，極大地減輕了測(cè)量工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度[1]。

三、道路工程中GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用

1、測(cè)量前的準(zhǔn)備工作

1.1 放樣內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。在內(nèi)業(yè)將線路的起點(diǎn)坐標(biāo)、折點(diǎn)坐標(biāo)、終點(diǎn)坐標(biāo)資料等等要素資料，根據(jù)需要提前將電腦設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)直接輸入到外業(yè)電子手薄待放樣點(diǎn)的坐標(biāo)庫(kù)，其中道路直線上每加一米一個(gè)點(diǎn)，曲線上每10厘米一個(gè)點(diǎn)；排水需要的井位坐標(biāo)；建筑需要的樓角坐標(biāo)等。

1.2 基準(zhǔn)站選定?；鶞?zhǔn)站設(shè)置除滿足GPS靜態(tài)觀測(cè)的條件外，還應(yīng)設(shè)在中線放樣資料范圍內(nèi)RTK移動(dòng)站接收范圍內(nèi)的地勢(shì)較高、四周空曠開(kāi)闊的至高點(diǎn)上，且周?chē)鸁o(wú)磁場(chǎng)影響的已知點(diǎn)或未知點(diǎn)上，便于電臺(tái)的發(fā)射。一定要確保作業(yè)區(qū)域在校正點(diǎn)的范圍內(nèi)。

1.3 外業(yè)操作。將基準(zhǔn)站接收機(jī)設(shè)在己知基準(zhǔn)點(diǎn)或未知點(diǎn)上，開(kāi)機(jī)后進(jìn)行必要的系統(tǒng)設(shè)置、無(wú)線電設(shè)置及天線高等輸人工作。流動(dòng)站接收機(jī)開(kāi)機(jī)后首先進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)，再進(jìn)行流動(dòng)站的設(shè)置和初始化工作，要通過(guò)校正點(diǎn)來(lái)獲得當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)。

2、控制測(cè)量

傳統(tǒng)的測(cè)量手段在道路工程控制測(cè)量中會(huì)受到天氣條件、通視條件等因素的影響，既費(fèi)時(shí)，精確度又得不到保證。而GPS測(cè)量技術(shù)是建立控制網(wǎng)，通過(guò)采用靜態(tài)測(cè)量來(lái)達(dá)到獲取高精度、全天候、高速度的精確測(cè)量效果，可以滿足對(duì)特大橋梁、大長(zhǎng)型隧道等道路建設(shè)工程控制的測(cè)量需求。若在對(duì)一般的工程控制測(cè)量中，也應(yīng)采用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量。通過(guò)在測(cè)量中獲取實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的定位精度，無(wú)需在觀測(cè)過(guò)程中通視，只需達(dá)到定位精度即可，從而讓測(cè)量工作簡(jiǎn)單易行。

3、繪制大比例地形圖

隨著GPS技術(shù)在道路工程中的廣泛應(yīng)用，以及道路航測(cè)遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS技術(shù)也投入應(yīng)用到道路航測(cè)繪制大比例地形圖方面。高等級(jí)公路選線大多是在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行，如果使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法，必須先要建立控制網(wǎng)，在進(jìn)行碎部測(cè)量之后才能繪制成大比例尺地形圖，不僅工作速度慢，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)，而且還加大了工作量。應(yīng)用動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)GPS測(cè)量來(lái)繪制各種大比例尺地形圖，構(gòu)成碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)，將采集的碎部點(diǎn)坐標(biāo)輸入其屬性，在室內(nèi)即可利用繪圖軟件完成圖形，不僅加快了信息采集速度，為各種導(dǎo)航系統(tǒng)提供準(zhǔn)確及時(shí)的空間位置，而且使測(cè)圖既省時(shí)、又省力，精確度大大提高[2]。

4、道路施工的放樣測(cè)量

當(dāng)今GPS技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)具有較好的硬件設(shè)備，同時(shí)也有豐富的軟件系統(tǒng)。在公路選線過(guò)程中，要按照勘測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)準(zhǔn)確設(shè)計(jì)道路線，使其符合要求，利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)在施工放樣測(cè)量過(guò)程中，按照一定間隔采集數(shù)據(jù)，選擇另外一個(gè)已知點(diǎn)為參考站，遇到重要地物，對(duì)點(diǎn)、線、面及坡度的測(cè)量準(zhǔn)確定位，再將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，利用AutoCAD軟件選線，從而讓放樣極為方便，而且精確度非常高，均可達(dá)到厘米級(jí)。隨著動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步與完善，將會(huì)為公路工程建設(shè)的發(fā)展起到更大的作用。

5、道路工程施工變形觀測(cè)

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)可以達(dá)到毫米級(jí)的測(cè)量精度，在對(duì)道路工程施工中變形觀測(cè)，如對(duì)現(xiàn)澆梁進(jìn)行變形觀測(cè)、隧道施工的變形觀測(cè)以及路基路堤沉降觀測(cè)等，其精確度要比傳統(tǒng)和一般的工程監(jiān)控網(wǎng)更加寬闊，提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，具有廣闊的前景。

6、道路的中線測(cè)設(shè)

工程人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后，還應(yīng)在公路實(shí)際地面上標(biāo)定出來(lái)。通過(guò)采用動(dòng)態(tài)GPS技術(shù)測(cè)量，只需將中線的主點(diǎn)坐標(biāo)輸入GPS接收機(jī)，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)給出放樣點(diǎn)的位置。由于每個(gè)點(diǎn)的位置都是獨(dú)立進(jìn)行測(cè)量的，所以各點(diǎn)的放樣精度通常一致，很少產(chǎn)生累積誤差。

7、縱，橫斷面的測(cè)量

公路中線確定后，利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)繪圖軟件，即可給出路線縱斷面和各樁點(diǎn)的橫斷面，由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集求的，因此，需要再到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量。從大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量時(shí)，采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，各方面都有優(yōu)勢(shì)。

四、GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展建議

1、加強(qiáng)專業(yè)人才培養(yǎng)

把GPS測(cè)量技術(shù)傳播到更多的工作人員中，鼓勵(lì)測(cè)量人員使用GPS技術(shù)。相關(guān)單位要積極呼吁工作人員參加學(xué)習(xí)和鍛煉中來(lái)，為員工獲得相關(guān)的資質(zhì)做保障，奠定強(qiáng)大的人才基礎(chǔ)。

2、加大測(cè)量技術(shù)創(chuàng)新

傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)在實(shí)際工作中仍然發(fā)揮著很大的作用，所以我們應(yīng)該倍加珍惜。但是隨著科技的發(fā)展，GPS測(cè)量技術(shù)有著更為高效的測(cè)量效果，所以我們要重視GPS測(cè)量技術(shù)，并不斷加強(qiáng)在其技術(shù)領(lǐng)域的探索，并積極應(yīng)用創(chuàng)新方法到實(shí)際測(cè)量工作中去，讓創(chuàng)新不斷地提高工作效率[3]。

3、加強(qiáng)宣傳力度

在宣傳方面，要不遺余力地進(jìn)行測(cè)量方面的全方位教育，將測(cè)量的重要性傳遞到社會(huì)的各個(gè)角落，讓群眾知道測(cè)量事業(yè)對(duì)于我們生活的積極意義。在青年學(xué)生中間普及相關(guān)的科學(xué)原理并介紹GPS測(cè)量的光明發(fā)展前景，從而吸引更多有志青年加入到測(cè)繪行業(yè)中來(lái)，使我們未來(lái)的公路能夠應(yīng)用上更加先進(jìn)的GPS技術(shù)。

結(jié)束語(yǔ)

GPS技術(shù)不但提高了在道路工程測(cè)量中的作業(yè)效率，而且大大降低了人力、物力和財(cái)力。隨著GPS定位測(cè)量技術(shù)的在道路測(cè)量中的不斷應(yīng)用及經(jīng)驗(yàn)積累，其在以后的工程勘測(cè)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用必將得到廣泛普及。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷娟.GPS測(cè)量在道路工程中的應(yīng)用[J].鐵道勘測(cè)與設(shè)計(jì)，2007（01）：1-4.

[2]陳康躍.工程測(cè)量在路橋工程施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2011（35）：303.

[3]任國(guó)定.工程測(cè)量在路橋工程施工中的應(yīng)用[J].黑龍江科學(xué)，2014（10）：159.