楊劉虎

（中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 715600）

0 引言

GPS 系統(tǒng)中的接收機性能與數(shù)據(jù)處理技術(shù)表現(xiàn)較強，所以它能夠被應(yīng)用于高速公路工程測量中，體現(xiàn)測量技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢。近年來，基于GPS系統(tǒng)所構(gòu)建的全球高速公路高精度、快速度、三維坐標以及時間信息測量機制愈發(fā)成熟，它對于高速公路工程整體建設(shè)具有良好促進作用。本文研究GPS 技術(shù)在高速公路測量中的實踐應(yīng)用，為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

1 GPS系統(tǒng)的基本理論分析

1.1 GPS系統(tǒng)的基本構(gòu)成

GPS系統(tǒng)中的組成部分較多，它不但涵蓋了多顆空間衛(wèi)星，還包括了地面監(jiān)控站以及用戶設(shè)備，共同組建形成多點分支結(jié)構(gòu)體系。這些衛(wèi)星都在軌道上運行確保軌道平面滿載衛(wèi)星，且軌道平面傾斜角度最大達到65°以上。而GPS系統(tǒng)與地面上的信號銜接則主要為波段無線電載波，結(jié)合GPS系統(tǒng)建立相互關(guān)聯(lián)系統(tǒng)。它主要通過一個動態(tài)已知點來觀測地面信息數(shù)據(jù)，同時也會對衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘參數(shù)等進行計算，并將計算獲得數(shù)據(jù)全部存儲到衛(wèi)星存儲器之中。

在地面上，GPS系統(tǒng)接收機發(fā)揮了巨大作用，它配置有數(shù)據(jù)處理軟件以及終端設(shè)備，可隨時隨地捕捉、跟蹤衛(wèi)星運行信號，滿足信號相互交換與放大處理等若干技術(shù)要求，在解算自由網(wǎng)絡(luò)平差和過程中也發(fā)揮了價值，保證接收機中心能夠精確測量各種三維坐標。

1.2 GPS系統(tǒng)的工作機理

在GPS系統(tǒng)中設(shè)置了接收機，它主要采用距離交會法建立衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，確?？茖W(xué)合理架設(shè)GPS接收機內(nèi)容，提高接收機整體架設(shè)質(zhì)量。在該過程中，GPS系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用，即在某一時刻接收多顆GPS衛(wèi)星信號，計算求得GPS衛(wèi)星之間距離，獲得衛(wèi)星三維坐標位置，形成一點衛(wèi)星信號的三維坐標數(shù)字式（AP、BP、CP）。例如AP的三維坐標數(shù)字式應(yīng)為：

1.3 GPS系統(tǒng)的測量特征

GPS系統(tǒng)所表現(xiàn)出的測量技術(shù)特征明確且突出，首先它具有極高的定位精度，在配合高精度雙拼GPS建立接收機測量基線精度，確保其最大達到5mm+2ppm左右。同時將紅外儀精度控制在5mm+5pm左右。在結(jié)合GPS測量精度距離增加這一過程中，GPS系統(tǒng)的測量優(yōu)越性能會逐漸表現(xiàn)出來。而通過大量實踐結(jié)果也表明，如果基線小于50km 則其測量精度也會進一步提升，大約在500km范圍內(nèi)基線精度可以達到一個較高水平，測量工作十分到位。

在GPS系統(tǒng)中，需要把握測站之間的相互通視距離，結(jié)合測量過程檢測距離。在某些測量復(fù)雜地形地區(qū)，需要結(jié)合測量技術(shù)過程來選取通視點，但存在一定難度。當然，利用系統(tǒng)所開展的測量工作更加靈活便捷，始終保證測站點寬闊，提高信號接收效率。

在某些技術(shù)體系中，利用GPS系統(tǒng)可有效測量距離，保證測量自動化水平不斷提升。這里主要運用到了大量創(chuàng)新技術(shù)內(nèi)容，保證建立小型化、智能化技術(shù)操作，保證配合天線進行諸多技術(shù)性調(diào)整，滿足電源自動觀測技術(shù)要求，在配合大量數(shù)據(jù)處理軟件過程中建立測點三維坐標，滿足衛(wèi)星設(shè)計距離與跟蹤觀測等諸多要求，確保技術(shù)應(yīng)用準確到位，提高GPS系統(tǒng)的整體觀測應(yīng)用能力。就整體而言，這一做法是非常有效的。

一般來說，要合理把控GPS系統(tǒng)測量時間，確保測量工作準確到位，同時布設(shè)控制網(wǎng)，每次觀測時間大約控制在30～50min左右。其中所采用的是快速靜態(tài)定位方法，整體看來觀測時間相對較短，且在觀測工作中可實現(xiàn)RTK短時間內(nèi)（5s內(nèi)）測量點局部三維坐標。

在全天候作業(yè)過程中，GPS系統(tǒng)發(fā)揮了重大價值作用，因為它可以實現(xiàn)動態(tài)施測過程，盡量減少外界對于其整體環(huán)境因素影響。因此，GPS系統(tǒng)的測量技術(shù)優(yōu)勢明顯，目前已被廣泛應(yīng)用于高速公路工程測量工作中。

1.4 GPS系統(tǒng)的測量缺陷

就GPS系統(tǒng)技術(shù)性表現(xiàn)而言，它的測量定位精度較高、布點更加靈活、適應(yīng)性更強、操作更加便捷、且能夠繪制大比例尺地形圖，在這一點上能解決諸多不足問題。例如橫縱斷面放樣問題，結(jié)合GPS測量過程分析操作不足，解決操作問題。這里對GPS系統(tǒng)的4點測量缺陷問題進行分析：

（1）這里應(yīng)該給出GPS系統(tǒng)的精確測量定位計算公式，主要計算衛(wèi)星與接收機之間的精確計算距離，保證固定模式背景下測算距離到位，其計算公式參考如下：

距離=速度×?xí)r間[1]

結(jié)合上述公式計算相關(guān)時間指標，確保針對距離計算電磁波傳播速度，確保測量計算快速到位，同時分析電磁波在真空環(huán)境中的傳播速度加快這一現(xiàn)實問題。不過考慮到大氣層并非真空狀態(tài)，因此信號會受到電離層以及對流層的雙重影響，要利用GPS系統(tǒng)對這一影響問題進行分析計算，但在某些區(qū)域計算過程中可能存在誤差問題。

（2）在利用GPS系統(tǒng)配合常規(guī)儀器進行測量過程中應(yīng)該合理把握高程，調(diào)整測量過程，優(yōu)化測量點距，確保測量過程有效到位，建立多重基準點與觀測點之間的相互優(yōu)化距離，保證多個高等控制點展開聯(lián)測與復(fù)核過程。因此，基準站方位觀測情況亟待優(yōu)化，必須提高測量精度。

（3）需要結(jié)合高速公路工程測量實踐滿足相關(guān)技術(shù)要求，保證測量整體精度有效提升，配合GPS控制市政工程測量控制點，提高測量水平，確保在高程精度條件下也能夠滿足工程建設(shè)需求。但實際上，GPS在進行水準聯(lián)測過程中還存在高程精度無法保證的缺陷問題，需要改進。

（4）在利用GPS實現(xiàn)控制點位差異測量過程中可能會影響到點位測量精度，為此需要在測量過程中接收衛(wèi)星并發(fā)射信號解決這一問題，滿足數(shù)據(jù)處理全過程技術(shù)要求，獲得點位、高程坐標。這一過程中由于受到外部信號干擾可能會導(dǎo)致出現(xiàn)測量誤差。就這一技術(shù)環(huán)節(jié)而言，可能是因為GPS系統(tǒng)始終處于浮動狀態(tài)中，往往會出現(xiàn)假固定或者無法固定情況，從而出現(xiàn)巨大數(shù)據(jù)誤差問題，整體來看，測量效率低下且精度偏低，無法正常體現(xiàn)測量精度優(yōu)越性[2]。

2 GPS技術(shù)在高速公路工程測量中的應(yīng)用要點

在目前的高速公路工程測量工作中已經(jīng)廣泛、深入地運用到了GPS 技術(shù)。它主要利用GPS 技術(shù)的兩大功能，分別為靜態(tài)測量與動態(tài)測量。在實際的高速公路工程項目測量工作中，還要結(jié)合GPS控制網(wǎng)等展開一系列技術(shù)實踐應(yīng)用分析。

2.1 建立GPS控制網(wǎng)絡(luò)

在建立GPS控制網(wǎng)絡(luò)開展高速公路測量過程中，需要首先初步確定GPS 點位和線路，做好定位工作，確保GPS點控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計到位。然后進行GPS選點和埋石，架設(shè)GPS觀測儀開展正式觀測工作，需要結(jié)合具體問題進行具體分析，建立控制網(wǎng)加密機制，計算導(dǎo)線點坐標平差，保證計算到位。

在建立GPS定位操作機制過程中，分析相關(guān)路線并做好定位，積極開展外業(yè)測量任務(wù)，確保相關(guān)人員對高速公路進行初步勘察與分析了解。建立高速公路針對GPS點位的勘測機制，保證提高測量等級，結(jié)合相關(guān)技術(shù)機制滿足聯(lián)測與復(fù)測要求[3]。

必須結(jié)合GPS控制網(wǎng)設(shè)計內(nèi)容調(diào)整控制網(wǎng)點設(shè)置過程，做好相應(yīng)技術(shù)劃分，保證充分展現(xiàn)控制網(wǎng)設(shè)計內(nèi)容，確保布點實施公路有效優(yōu)化，滿足高速公路地形地貌建立檢測機制，配合GPS控制網(wǎng)布設(shè)相關(guān)技術(shù)內(nèi)容，提高測量精度。在衛(wèi)星接收過程中深入了解GPS電網(wǎng)控制設(shè)計精度，綜合考量相關(guān)設(shè)計方案優(yōu)化過程。就整體而言，還需要建立GPS首級控制網(wǎng)，結(jié)合高速公路沿線地貌環(huán)境分析技術(shù)操作過程，確保衛(wèi)星接收過程中GPS點控制網(wǎng)設(shè)計精度有效提高，為此需要至少架設(shè)4個GPS觀測點，確保點位坐標測量到位，最大限度加快測量速度，保證測量全線工作實施到位。

在建立GPS系統(tǒng)埋石機制過程中，需要保證技術(shù)規(guī)范，并優(yōu)化到位，滿足現(xiàn)場點位置記錄有效，提高測量精度，提升測量水平[4]。

在架設(shè)GPS觀測儀開展觀測過程中需要保證測量共同時間，切實滿足高速公路工程建設(shè)規(guī)范技術(shù)要求。結(jié)合相關(guān)操作過程明確觀測時間，建立觀測等級機制。

充分利用GPS觀測數(shù)據(jù)并加以處理，結(jié)合數(shù)據(jù)分析軟件建立高速公路基線結(jié)算與校核機制，保證GPS控制網(wǎng)平差距計算到位。在計算過程中需要考慮所生成數(shù)據(jù)格式不同，根據(jù)國際標準格式進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，要結(jié)合多種格式建立數(shù)據(jù)結(jié)果精算比較機制，結(jié)合平差結(jié)果精度較高軟件建立測量機制，確保計算過程快捷到位，滿足計算過程建立平差報告機制。在這一過程中需要展開一系列的人性化調(diào)試機制，結(jié)合優(yōu)秀數(shù)據(jù)處理相關(guān)測量結(jié)果即可。

要對GPS管理過程進行分析，建立控制網(wǎng)絡(luò)并予以加密處理，結(jié)合計算過程分析相關(guān)操作內(nèi)容，建立人性化調(diào)試機制，保證結(jié)果數(shù)據(jù)處理正確到位。在高速公路高程測量過程中需要根據(jù)路線進行分析，建立GPS點分布數(shù)據(jù)分析機制。結(jié)合每一段單獨附合導(dǎo)線開展測量工作，確保每一段附合導(dǎo)線都能起始于指定GPS點位置，輔助完成高速公路工程測量過程。

在建立平差機制過程中要進行積極計算，確保結(jié)合導(dǎo)向傳輸數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)計算到位，滿足角度與距離平差分析技術(shù)要求[5]。

2.2 形成動態(tài)測量技術(shù)機制

要發(fā)揮動態(tài)測量技術(shù)水平，滿足測量機制應(yīng)用要求，建立動態(tài)測量機制，其技術(shù)特點是實時動態(tài)定位，在高速公路測量應(yīng)用中配合動態(tài)定位技術(shù)實現(xiàn)載波相位觀測過程，了解實時差分技術(shù)體系構(gòu)建過程，滿足技術(shù)突破要求。即要建立三維坐標分析機制，確保優(yōu)化動態(tài)數(shù)據(jù)內(nèi)容，形成不同動態(tài)測量機制，分析相關(guān)管理工作機制，確保點位精度測量到位。這一點要結(jié)合無線電傳輸設(shè)備展開分析，確保流動站測量計算到位，滿足三維坐標測量要求，不斷提高測量精度，實現(xiàn)對衛(wèi)星數(shù)據(jù)通訊的連續(xù)觀測[6]。在流動站方面應(yīng)該設(shè)置與衛(wèi)星信號相關(guān)聯(lián)的接收機，通過無線電傳輸設(shè)備接收基準站觀測數(shù)據(jù)，保證隨機計算相對定位原理實時到位，滿足流動站三維坐標與測量精度要求。在對基準點與待測點進行實時監(jiān)測過程中需要了解基線變化，分析其計算結(jié)果狀況。如上所述，充分利用GPS靜態(tài)與動態(tài)兩種定位技術(shù)可以高效率、高精度實現(xiàn)公路平面控制測量，最大限度減少作業(yè)強度并提高工作效率。而隨GPS技術(shù)的不斷優(yōu)化完善，其針對高速公路的測量初始化時間也在逐漸縮短，精度逐漸提高，這對高速公路工程單位的測量前期控制與施測過程安全性提升都有利。必須控制公路GPS控制網(wǎng)間隔點，有效控制間隔位置，如此劃分公路等級，確立布網(wǎng)方案，確保測量精度滿足等級要求，建立高速公路GPS控制網(wǎng)[7]。

3 結(jié)束語

總之，在高速公路工程測量中應(yīng)合理運用GPS技術(shù)，確保其發(fā)揮實踐應(yīng)用技術(shù)價值。在應(yīng)用技術(shù)要點過程中要保證測量成圖，并建立相關(guān)技術(shù)控制依據(jù)，圍繞控制網(wǎng)絡(luò)明確公路區(qū)域具體寬度。同時也要結(jié)合高速公路勘測階段配合GPS構(gòu)建基礎(chǔ)放樣機制，最大限度提高測量精度水平與原始數(shù)據(jù)提取精度。此外，要結(jié)合施工階段分析設(shè)計要求內(nèi)容，確保GPS控制網(wǎng)絡(luò)實施原地放樣機制，明確構(gòu)造物放樣水平，提高高速公路改造效益[8]。