李海泉

（中交路橋華南工程有限公司）

GPS在公路控制網(wǎng)中的應(yīng)用

李海泉

（中交路橋華南工程有限公司）

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，我國(guó)的交通系統(tǒng)得到了不斷的發(fā)展和進(jìn)步。公路的測(cè)量控制是交通系統(tǒng)的建設(shè)中十分重要的一個(gè)部分，隨著社會(huì)的進(jìn)步，公路的測(cè)量控制要求越來(lái)越高，越來(lái)越多的新技術(shù)被運(yùn)用在公路的控制網(wǎng)中。GPS技術(shù)作為一種新型測(cè)量技術(shù)，在公路控制網(wǎng)中得到了十分廣泛的運(yùn)用。本文簡(jiǎn)單介紹了GPS技術(shù)與公路的測(cè)量控制，探討了GPS技術(shù)在公路控制網(wǎng)中的應(yīng)用，旨在提高GPS的測(cè)量控制水平，促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。

GPS；公路；測(cè)量控制

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的交通系統(tǒng)不斷完善，公路運(yùn)輸?shù)玫搅碎L(zhǎng)足的發(fā)展。在此背景下，公路的設(shè)計(jì)建筑要求不斷提高，具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代公路的勘察要求時(shí)間短、精度高、設(shè)計(jì)CAD化、內(nèi)外業(yè)數(shù)據(jù)一體化，這就給現(xiàn)代公路的發(fā)展帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。而傳統(tǒng)的測(cè)量手段布網(wǎng)困難、作業(yè)強(qiáng)度大，所使用的時(shí)間較長(zhǎng)且精度不高，已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代公路不斷發(fā)展的要求。在這樣的條件下，引進(jìn)測(cè)量勘察新工藝，是促進(jìn)公路交通系統(tǒng)不斷完善的重要內(nèi)容。將GPS技術(shù)運(yùn)用到公路控制網(wǎng)中，能夠充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，滿足行業(yè)發(fā)展的要求。

1　GPS概述

作為一種新型測(cè)量技術(shù)，GPS測(cè)量技術(shù)結(jié)合了衛(wèi)星技術(shù)、測(cè)量技術(shù)和無(wú)線電技術(shù)，在公路建設(shè)中應(yīng)用十分廣泛，尤其是在控制網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，GPS測(cè)量技術(shù)是最為重要的主流技術(shù)，有了GPS測(cè)量技術(shù)作為基礎(chǔ)，控制網(wǎng)建設(shè)就有了質(zhì)量與速度的保證，公路建設(shè)的整體效率和品質(zhì)就得到了基礎(chǔ)性的保障。GPS測(cè)量技術(shù)是依靠空間運(yùn)行的多顆GPS衛(wèi)星組成的定位系統(tǒng)，通過(guò)衛(wèi)星與衛(wèi)星、衛(wèi)星與地面的位置信息，以空間技術(shù)、載波相位技術(shù)和距離交匯算法來(lái)確定測(cè)量點(diǎn)位置三維信息的技術(shù)。GPS測(cè)量技術(shù)具有絕對(duì)定位功能和相對(duì)定位功能，絕對(duì)定位是以地球中心為基礎(chǔ)，確定測(cè)量點(diǎn)絕對(duì)地理信息的方法；相對(duì)定位是根據(jù)中心GPS觀測(cè)站而得出測(cè)量點(diǎn)相對(duì)位置信息的方法。GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，由于利用空間運(yùn)行衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量和定位，因此較傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)比適用范圍更廣，特別是通信所用的載波具有波長(zhǎng)小、精度高的優(yōu)勢(shì)，使得在高等級(jí)公路的規(guī)劃和建設(shè)中應(yīng)用十分普遍。GPS測(cè)量技術(shù)在系統(tǒng)上具有可升級(jí)的接口，這就可以利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等手段對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行不斷地優(yōu)化與改造，這一點(diǎn)十分符合公路建設(shè)的實(shí)際，因此，GPS測(cè)量技術(shù)在公路建設(shè)中會(huì)得到越來(lái)越廣泛而深人地應(yīng)用。通常來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行GPS的測(cè)量作業(yè)時(shí)，需要達(dá)到一定的技術(shù)要求，具體如表1所示。

2　公路測(cè)量控制

2.1公路測(cè)量控制的特點(diǎn)

公路是沿帶狀延伸的，因此其跨越長(zhǎng)度長(zhǎng)，在進(jìn)行勘測(cè)、設(shè)計(jì)和施工時(shí)都要分段進(jìn)行，在將其各段的數(shù)據(jù)整合起來(lái)。在大型公路的測(cè)量控制中，尤其要注意與各個(gè)城市相關(guān)設(shè)施的連接，此時(shí)，公路控制網(wǎng)就發(fā)揮出了其重要作用。公路的控制測(cè)量是沿線工程測(cè)量的基礎(chǔ)，是保證公路工程質(zhì)量的重要因素。

表1　GPS測(cè)量作業(yè)基本技術(shù)要求

2.2GPS在公路控制測(cè)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS技術(shù)之所以能夠在公路控制測(cè)量中得到廣泛的運(yùn)用，與它的高度自動(dòng)化和測(cè)量精度是分不開(kāi)的。GPS測(cè)量技術(shù)的使用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量方式的步驟，提高了公路控制測(cè)量的效率，具體來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①觀測(cè)站之間無(wú)需通視；②定位精度高，國(guó)家將GPS測(cè)量精度分為A-E級(jí)五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，具體如表2所示，其中，A與B兩級(jí)是國(guó)家GPS控制網(wǎng)，C和D兩級(jí)針對(duì)的則是局部性的GPS網(wǎng)，在進(jìn)行GPS網(wǎng)的技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的測(cè)量區(qū)域和控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)用途確定其等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)；③所需要的觀測(cè)時(shí)間短，效率高；④提供三維坐標(biāo)；⑤操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高；⑥能夠?qū)崿F(xiàn)全天候作業(yè)；⑦成本低、經(jīng)濟(jì)效益高。

表2　GPS的測(cè)量精度

2.3公路測(cè)量長(zhǎng)度變形問(wèn)題處理

3　GPS在公路控制網(wǎng)中的應(yīng)用

公路設(shè)計(jì)和建設(shè)一般具有時(shí)間短、建設(shè)任務(wù)重的特點(diǎn)，如果在測(cè)量工作中采用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)，將會(huì)造成建設(shè)單位、施工隊(duì)伍的經(jīng)濟(jì)效益與建設(shè)速度的下降。為了提高公路設(shè)計(jì)和建設(shè)的質(zhì)量，加強(qiáng)公路工程的進(jìn)程，應(yīng)該將GPS測(cè)量技術(shù)有效地應(yīng)用到公路實(shí)際的設(shè)計(jì)與建設(shè)之中，特別在公路控制網(wǎng)的建設(shè)里更應(yīng)該發(fā)揮GPS測(cè)量技術(shù)的速度、精度優(yōu)勢(shì)，使控制網(wǎng)建設(shè)的進(jìn)程和質(zhì)量得到進(jìn)一步地提高，以達(dá)到對(duì)公路建設(shè)的有力支持。由于公路以帶狀分布，因此在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中要做好控制網(wǎng)精度的保證和提高工作，具體來(lái)說(shuō)，GPS的公路控制網(wǎng)根據(jù)其設(shè)計(jì)等級(jí)的不同，有不同的技術(shù)要求，具體如表3所示。

表3　GPS網(wǎng)的主要技術(shù)要求

3.1做好公路控制網(wǎng)基線解算

在公路控制網(wǎng)基線解算的過(guò)程中要首先做好流程控制，控制網(wǎng)基線解算的步驟一般為：控制網(wǎng)同步環(huán)檢核→控制網(wǎng)異步環(huán)檢核→重復(fù)控制網(wǎng)基線檢核→控制網(wǎng)基線解算，要在基線解算過(guò)程中采用向量解算值的方式進(jìn)行，這樣有利于提高控制網(wǎng)的精度，也有利于進(jìn)行控制網(wǎng)平差計(jì)算。

32做好公路控制網(wǎng)平差

要根據(jù)公路的特點(diǎn)建立起控制網(wǎng)同步觀測(cè)閉合環(huán)、異步觀測(cè)閉合環(huán)，控制控制網(wǎng)閉合差，高等級(jí)公路建設(shè)中控制網(wǎng)的布設(shè)與測(cè)量結(jié)果滿足GPS網(wǎng)D級(jí)網(wǎng)的精度要求，并符合公路設(shè)計(jì)的基本技術(shù)要求。

3.3注意要點(diǎn)

在進(jìn)行GPS的公路網(wǎng)測(cè)量工作時(shí)，對(duì)各測(cè)量站之間的通視沒(méi)有要求，公路控制網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)的選擇較為靈活，這就使得選點(diǎn)工作比較簡(jiǎn)便。但點(diǎn)位的選擇對(duì)保證觀測(cè)工作的順利進(jìn)行、可靠地保證測(cè)量結(jié)果及后期對(duì)工程應(yīng)用的方便具有重要意義，因此，在選點(diǎn)工作開(kāi)始之前，應(yīng)收集和了解測(cè)區(qū)的地形情況以及原有測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的分布及保存情況，以便確定合理的測(cè)點(diǎn)位置。因此選點(diǎn)以及數(shù)據(jù)采集、處理過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

3.3.1GPS測(cè)量點(diǎn)的選擇

在進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)的選擇時(shí)，要重點(diǎn)觀察測(cè)量點(diǎn)的周圍環(huán)境和建筑狀況，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選在遠(yuǎn)離大功率的無(wú)線電發(fā)射臺(tái)和高壓電線外的區(qū)域，以避免其周圍磁場(chǎng)對(duì)GPS信號(hào)的干擾；測(cè)站點(diǎn)應(yīng)易于安置接收機(jī)，視野開(kāi)闊，周圍沒(méi)有障礙物，以減小GPS信號(hào)被遮擋或被障礙物吸收的可能性。此外，測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選在交通方便的地方，并且便于用其他測(cè)量手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展。3.3.2 GPS測(cè)量控制點(diǎn)的標(biāo)記

選取GPS控制點(diǎn)時(shí)，要注意選在地面基礎(chǔ)穩(wěn)定、易于保存的位置，做好位置點(diǎn)的標(biāo)記工作。在GPS測(cè)量技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中控制點(diǎn)的高程不能完全由GPS高程代替，必要時(shí)需用水準(zhǔn)儀重新進(jìn)行高程測(cè)量。

3.3.3GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

在一些特殊的公路設(shè)計(jì)中，公路控制網(wǎng)的坐標(biāo)有其獨(dú)特的要求和標(biāo)準(zhǔn)。這就要對(duì)GPS的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其能夠在目標(biāo)坐標(biāo)系中運(yùn)用。

4　結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以看出，GPS測(cè)量技術(shù)精度高、速度快、功能齊全，并且能夠全天候地進(jìn)行工作，在布設(shè)各種精密工程的控制網(wǎng)中應(yīng)用十分廣泛，已在很大程度上取代了傳統(tǒng)的測(cè)量方式。在公路控制網(wǎng)中，GPS也發(fā)揮其本身的優(yōu)勢(shì)，大大提高了公路控制網(wǎng)的布設(shè)效率，滿足了公路控制網(wǎng)布設(shè)的精度要求，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)公路建設(shè)有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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U412.24

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2015-5-18