全逸群

中國(guó)新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京 100089

GPS定位技術(shù)在海外長(zhǎng)路線公路測(cè)量中的應(yīng)用前景

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中國(guó)新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京 100089

貝寧共和國(guó)阿博公路改造項(xiàng)目起于阿拉達(dá)市（K45+760）至祖省的博伊貢（K117+865.612）終止，全長(zhǎng)72.105 612km。在工程測(cè)量中用GPS進(jìn)行測(cè)量控制、橫斷面測(cè)量、水溝涵洞等等的施工測(cè)量工作，產(chǎn)生了較為理想的效果，GPS的工程測(cè)量技術(shù)在以后的海外長(zhǎng)路線公路工程測(cè)量中應(yīng)用前景廣闊。

GPS定位；靜態(tài)觀測(cè)；工程測(cè)量；RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量

1 傳統(tǒng)施工測(cè)量工藝的特點(diǎn)

測(cè)站之間須相互通視的問題一直是傳統(tǒng)測(cè)量的難題，特別是在進(jìn)行控制點(diǎn)測(cè)量時(shí)，傳統(tǒng)測(cè)量中無論是使用全站儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等測(cè)量?jī)x器，都要求測(cè)點(diǎn)之間能夠相互通視。貝寧共和國(guó)地處非洲西部，臨近赤道，屬于高溫多雨地帶，草木茂盛。清表前的阿博公路兩側(cè)植被稠密，導(dǎo)致我小組在公路測(cè)量過程中，要在高過人的草地里行走，在陡峭的土坡兩側(cè)難以布設(shè)相互通視的點(diǎn)位。并且點(diǎn)位也要根據(jù)地形要求來埋設(shè)，一般地段每千米要2～3個(gè)點(diǎn)，對(duì)于環(huán)境復(fù)雜的改線段，每公里要布置6～8個(gè)點(diǎn)才能滿足測(cè)量需要。由于全站儀測(cè)量速度緩慢，所以每天難測(cè)1km，轉(zhuǎn)站和搬站占用了大部分時(shí)間。

2 公路施工測(cè)量工藝改進(jìn)

針對(duì)以上傳統(tǒng)測(cè)量方式存在的問題，阿博公路第三標(biāo)段項(xiàng)目部經(jīng)過研討，決定采用水準(zhǔn)儀配合GPS定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，以提高長(zhǎng)路線公路工程的測(cè)量效率，節(jié)省測(cè)量作業(yè)時(shí)間，保證施工順利進(jìn)行。

在使用GPS進(jìn)行靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量過程中，我們具體從以下幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)施。

2.1利用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行控制網(wǎng)復(fù)核、加密

在進(jìn)行GPS外業(yè)靜態(tài)測(cè)量時(shí)，直接將GPS接收機(jī)架設(shè)在所測(cè)控制點(diǎn)上接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，利用接收到的衛(wèi)星數(shù)據(jù)的變化來求得待定點(diǎn)的坐標(biāo)。利用GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核、加密的優(yōu)點(diǎn)在于即保證了觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，又避免了因路線過長(zhǎng)導(dǎo)致的頻繁轉(zhuǎn)站，從而極大地提高了測(cè)量效率，加快了測(cè)量進(jìn)度。

2.1.1GPS靜態(tài)觀測(cè)步驟

1）制定觀測(cè)計(jì)劃。在施測(cè)前，根據(jù)控制網(wǎng)的布設(shè)方案、規(guī)模的大小、精度的要求、參與作業(yè)的GPS數(shù)量以及后勤保障條件（交通、通信）等，制定靜態(tài)觀測(cè)工作的進(jìn)程表及接收機(jī)的調(diào)度計(jì)劃，以便順利地實(shí)現(xiàn)預(yù)定的觀測(cè)任務(wù)。

2）安置及啟動(dòng)儀器。（1）在遠(yuǎn)離反射源，避開電磁場(chǎng)干擾的觀測(cè)站點(diǎn)上安放三腳架；（2）打開儀器箱，取出基座及對(duì)中器，將其安放在腳架上，在控制點(diǎn)上對(duì)中、整平基座；（3）從儀器箱中取出接收機(jī)，將其安放在基座上，并將其鎖緊；（4）多次量取儀器高，間隔測(cè)量的差值少于3mm，計(jì)算平均值作為最終控制點(diǎn)標(biāo)石至GPS儀器的最終高度；（5）將主機(jī)調(diào)節(jié)至靜態(tài)觀測(cè)模式，待衛(wèi)星指示燈閃爍，即為搜索衛(wèi)星過程，若主機(jī)衛(wèi)星燈進(jìn)入長(zhǎng)亮狀態(tài)說明已鎖定衛(wèi)星，直至指示燈按照固定間隔時(shí)間閃爍，即為收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)中；（6）在設(shè)計(jì)院點(diǎn)位復(fù)核無誤的基礎(chǔ)上對(duì)加密點(diǎn)位進(jìn)行靜態(tài)定位測(cè)量工作，一般是在三個(gè)以上的連續(xù)的控制點(diǎn)上安置GPS，并同時(shí)接收衛(wèi)星信號(hào)。

3）記錄外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)。包括主機(jī)以及控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，為后期的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理做好準(zhǔn)備工作。

4）觀察接收狀態(tài)。在接收機(jī)工作期間，不定時(shí)察看接收機(jī)狀態(tài)是否正常。在數(shù)據(jù)采集過程中，防止無關(guān)人員及牲畜在儀器附近走動(dòng)。

5）關(guān)機(jī)。到達(dá)預(yù)計(jì)觀測(cè)時(shí)間后，在收到小組長(zhǎng)的結(jié)束觀測(cè)指示后，先關(guān)閉接收機(jī)電源，然后再次量取天線高。將關(guān)機(jī)時(shí)間及測(cè)后天線高填入觀測(cè)手簿后收儀器。

6）根據(jù)預(yù)定觀測(cè)計(jì)劃轉(zhuǎn)站。在靜態(tài)觀測(cè)過程中，由多臺(tái)GPS主機(jī)在不同的測(cè)站同時(shí)進(jìn)行同步觀測(cè)，時(shí)間由40分鐘到幾小時(shí)不等。測(cè)量結(jié)束后直接移動(dòng)儀器至下個(gè)相鄰控制點(diǎn)，不需通過頻繁轉(zhuǎn)站才能觀測(cè)至下一控制點(diǎn)，為此大大節(jié)省了測(cè)量時(shí)間。

7）下載靜態(tài)文件、內(nèi)業(yè)處理數(shù)據(jù)。

2.2提高GPS靜態(tài)數(shù)據(jù)可靠性的方法

2.2.1增加靜態(tài)觀測(cè)的獨(dú)立基線數(shù)

對(duì)預(yù)計(jì)的GPS網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)時(shí)，適當(dāng)增加觀測(cè)期數(shù)可以有效的提高靜態(tài)數(shù)據(jù)的可靠性。原因是由于觀測(cè)時(shí)間段的增加，可增加靜態(tài)觀測(cè)的獨(dú)立基線數(shù)，為后期數(shù)據(jù)處理提供更多的分析依據(jù)，從而提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2.2確保測(cè)站點(diǎn)的重復(fù)觀測(cè)數(shù)

通過多次觀測(cè)同一設(shè)站點(diǎn)，有利于觀測(cè)者及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)站、對(duì)中、整平、等人為原因造成的錯(cuò)誤。當(dāng)在同一測(cè)站上多次使用同一臺(tái)GPS主機(jī)進(jìn)行多個(gè)時(shí)段的觀測(cè)時(shí)，需要測(cè)量人員重新安置儀器，避免產(chǎn)生各種操作誤差和錯(cuò)誤。確保在每個(gè)設(shè)站點(diǎn)上有三條以上的獨(dú)立基線相連，有利于提高測(cè)站數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2.3利用GPS-RTK定位技術(shù)克服地形復(fù)雜，無法通視的困難

在進(jìn)行完控制網(wǎng)的加密測(cè)量工作后，就可以直接用GPS-RTK動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行公路測(cè)量工作。無需測(cè)站點(diǎn)間相互通視，這是傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器不能企及的。GPS只要架一次基站，就可以完成4km左右的全部測(cè)量工作。在坐標(biāo)數(shù)據(jù)采集、放樣等測(cè)量工作中，可以完全代替全站儀，并且測(cè)量精度能夠得到保證。

GPS-RTK技術(shù)外業(yè)的操作方法：

步驟一：室外架設(shè)基準(zhǔn)站。

選擇視野開闊且地勢(shì)較高的地方架設(shè)基站，基站附近不應(yīng)有高樓或成片密林（衛(wèi)星接收不好）、大面積水塘（多路徑效應(yīng)嚴(yán)重）、高壓輸電線或變壓器（有干擾）?；究梢约茉O(shè)在未知點(diǎn)和已知點(diǎn)上。

步驟二：GPS和移動(dòng)站主機(jī)連接

GPS手簿與移動(dòng)站GPS主機(jī)通過藍(lán)牙連接，在使用UHF電臺(tái)時(shí)，將差分天線連接在移動(dòng)站GPS主機(jī)上。設(shè)置移動(dòng)站，使之與基準(zhǔn)站電臺(tái)頻道一致。

步驟三：采集控制點(diǎn)數(shù)據(jù)信息

在兩個(gè)及兩個(gè)以上的控制點(diǎn)上收集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，將采集的源坐標(biāo)儲(chǔ)存至記錄點(diǎn)庫。

步驟四：求解轉(zhuǎn)換參數(shù)和高程擬合參數(shù)

在四參數(shù)解算的軟件中，在源坐標(biāo)中輸入通過衛(wèi)星采集的數(shù)據(jù)坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)的在目標(biāo)點(diǎn)庫輸入當(dāng)?shù)氐淖鴺?biāo)，加載完數(shù)據(jù)后進(jìn)行解算。四參數(shù)縮放比例越接近于1越可靠。

步驟五：碎部測(cè)量

為提高碎布測(cè)量和數(shù)據(jù)放樣的效率，可將相關(guān)的數(shù)據(jù)信息提前錄入GPS手簿中，外業(yè)測(cè)量中，打開線路放樣功能界面，快速的進(jìn)行測(cè)設(shè)點(diǎn)的放樣。也可進(jìn)行縱橫斷面的數(shù)據(jù)信息的采集，通過格式轉(zhuǎn)換即可進(jìn)行原地貌數(shù)據(jù)計(jì)算。

3 效果檢查總結(jié)

由檢查效果可以看出，GPS定位技術(shù)應(yīng)用相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量方法來講，具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：

1）觀測(cè)不需要通視，測(cè)量時(shí)選點(diǎn)靈活。不需要建立瞻標(biāo)，這樣可以大大減少測(cè)量觀測(cè)時(shí)間。比傳統(tǒng)測(cè)量方法適應(yīng)性更強(qiáng)，并且作業(yè)不受環(huán)境和距離限制。

2）觀測(cè)時(shí)間短，采用GPS技術(shù)布設(shè)控制網(wǎng)，因其圖形強(qiáng)度系數(shù)高，能夠有效地提高點(diǎn)位趨近速度。布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)，每個(gè)測(cè)站上的靜態(tài)觀測(cè)時(shí)間一般在1個(gè)小時(shí)左右，且根據(jù)施工需要進(jìn)行任意布設(shè)。測(cè)量放樣時(shí)，每個(gè)點(diǎn)位所需的測(cè)量時(shí)間不到半分鐘。

3）抗干擾能力強(qiáng)，保密性好，可以實(shí)現(xiàn)全天候連續(xù)測(cè)量定位。GPS定位技術(shù)性能穩(wěn)定，可在任何地點(diǎn)進(jìn)行全天候工作，一般不受天氣狀況的影響，大大方便了測(cè)量作業(yè)。

4）自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便。定位系統(tǒng)可具有自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)、自動(dòng)平差計(jì)算、跟蹤觀測(cè)等功能，操作簡(jiǎn)單，提高了工作效率。

5）采用GPS定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)量工作與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低測(cè)量工作人員數(shù)量及相應(yīng)測(cè)量工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1]汪燈林.GPS定位技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2009（22）.

[2]徐紹銓，張華海，楊志強(qiáng)，等.GPS測(cè)量原理及應(yīng)用[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2013.

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A

1674-6708（2016）171-0128-02

全逸群，中國(guó)新興建設(shè)開發(fā)總公司技術(shù)員，研究方向?yàn)楣饭こ虦y(cè)量。