馬毅

摘 要：GPS系統(tǒng)在道路勘測和施工測量上的應(yīng)用越來越廣泛，本文將結(jié)合GPS技術(shù)相關(guān)理論，簡單介紹GPS系統(tǒng)在道路勘測和施工測量上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；道路勘測；施工

GPS由三部分組成：空間部分-GPS星座；地面控制部分-地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分-GPS信號收機(jī)。

GPS的空間部分由24顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20220公里的上空，均勻分布在6個軌道面上，每個軌道4顆衛(wèi)星，軌道傾角為55度，此外，還有4顆有源務(wù)用衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼，測量中用C/A碼（Coarse/Acquisition Code11023MHZ）。

一、GPS的工程原理

GPS系統(tǒng)是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在需要的位置P點(diǎn)架設(shè)GPS接收機(jī)，在某一時刻ti，同時接收了3顆（A、B、C）以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導(dǎo)航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置，從而用距離交會的方法求得P點(diǎn)的維坐標(biāo)。

二、擬合模型

道路勘測上的高程系統(tǒng)中包括大地高、正常高和正高系統(tǒng)，因為GPS得到的是大地高，而正規(guī)工程中還需要正常高，也就需要在一定的區(qū)域?qū)?shù)量和已知水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行控制，在這個環(huán)節(jié)，必須選擇適當(dāng)?shù)臄M合模型進(jìn)行坐標(biāo)求解，再利用差算法解決任意點(diǎn)的高程差異問題。

三、七參和四參的應(yīng)用

當(dāng)前我國大部分設(shè)計院及施工單位利用GPS技術(shù)快速而準(zhǔn)確的獲得了測量數(shù)據(jù)，在實際道路勘測設(shè)計中大大的提高了效率和精度。在勘測設(shè)計中可通過CORS站或單獨(dú)基站接收衛(wèi)星信號進(jìn)行作業(yè)，采用靜態(tài)進(jìn)行控制點(diǎn)的測量，采用動態(tài)進(jìn)行采點(diǎn)和道路放樣；在施工中可準(zhǔn)確進(jìn)行施工放樣及控制點(diǎn)的測量。

對于大、中修測量，四參比較方便實用，對要測量路線要進(jìn)行導(dǎo)線點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)，一般以水準(zhǔn)點(diǎn)代替導(dǎo)線點(diǎn)，即節(jié)省工作時間也能保證測量精度，盡量保證成三角形布設(shè)，雖然出現(xiàn)鈍角，但對精度影不大，通常在路線在的起點(diǎn)合適位置設(shè)置BM1，建立工程項目，在單點(diǎn)校正后，去采集已布設(shè)好的導(dǎo)線點(diǎn)及控制點(diǎn)，同時對已布設(shè)的導(dǎo)線點(diǎn)及水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測量并平差，由已知的BM1推求其它點(diǎn)的高程，整理采集布設(shè)點(diǎn)的坐標(biāo)，并賦于各點(diǎn)水準(zhǔn)高程值，整理成控制點(diǎn)一覽表，前期工作基本完成。

在路線放樣測量中，新建工程項目進(jìn)行代點(diǎn)求解四參，把已知點(diǎn)坐標(biāo)和水準(zhǔn)高程代入其中，求解四參數(shù)，但要保證代入的點(diǎn)要與整理后表中數(shù)值相符，誤差應(yīng)在5毫米以內(nèi)。

放樣時便可以把基站架合適的位置，利用單點(diǎn)校正后，就可以進(jìn)行路中線放樣，雖然是RTK采集中樁數(shù)據(jù)，只要保證氣泡居中，高程誤差能控制在2厘米以內(nèi)，與水準(zhǔn)測量中樁基本吻合。

對于新建項目要進(jìn)行基礎(chǔ)測量時，特別是對控制點(diǎn)的測量，精度要求高時，應(yīng)采用七參數(shù)對測量進(jìn)行控制。要嚴(yán)格控制導(dǎo)線點(diǎn)布設(shè)，必須滿足求，才能做靜態(tài)測量，否則會影響測量精度，甚至解算出的結(jié)果是不合格的，需要重新布設(shè)控制點(diǎn)?？衫渺o態(tài)測量的84坐標(biāo)進(jìn)行七參數(shù)的解算，再解算水準(zhǔn)測量的高程，整理成控制點(diǎn)一覽表。

進(jìn)行其它測量時，可把基站架在已知點(diǎn)和未知點(diǎn)均可，新建工程項目，輸入七參數(shù)后，進(jìn)行基站架在已知點(diǎn)校正或單點(diǎn)校正均可，賦予項目坐標(biāo)系統(tǒng)后便可進(jìn)行測量。

七參是利用當(dāng)天衛(wèi)星數(shù)據(jù)解算的，而四參數(shù)是利用不同時間衛(wèi)星解算的數(shù)據(jù)，理論上相對誤差較大，但在實際工程中影響不大。這兩種參數(shù)可結(jié)合實際情況去使用。

總之，通過GPS技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，基礎(chǔ)導(dǎo)航和定位分析的精度將進(jìn)一步發(fā)展，三維坐標(biāo)以及速度和時間將進(jìn)一步提高。我國GPS技術(shù)大多數(shù)都采用美國的衛(wèi)星提供信號，由于時間差的原因在中午時，信號不是很穩(wěn)定。自2014年我國自己研制的北斗衛(wèi)星已經(jīng)在GPS中得到廣泛應(yīng)用，原GPS中的兩星變成三星，信號更強(qiáng)、精度更高，尤其在茂密的樹林和普通住宅樓附近都能有固定解，擺脫了水準(zhǔn)儀配合全站儀的工作模式，結(jié)合這一技術(shù)在道路勘測和施工中的推廣和發(fā)展，可以加強(qiáng)精度和可靠性及穩(wěn)定性，對我國地勢復(fù)雜的地面情況有很高的研究價值。

參考文獻(xiàn)

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