探讨GPS技术在高速公路工程测量的应用

王国宝 瞿志锋

摘要：随着社会经济的迅猛发展，交通量也呈逐年剧增，而且早期的高速公路已经完全不能满足实际需要，使得局部地区出现了交通饱和状态，所以建设高等级的高速公路是势在必行的，但公路等级的提高也代表着对公路的勘测、施工、设计、管理等方面的要求也越来越高。本文主要对GPS技术在高速公路工程测量的应用进行了简要分析。

关键词：GPS技术；高速公路；工程测量

中图分类号：P228文献标识码： A

引言

随着公路的不断升级，公路工程中对测量的精度也提出了更高的要求，考虑到公路的沿线很，且已知点的数量很少，如果是利用常规的测量手段进行布网，一方面是布网的可行性较低；另一方面布网的精度达不到施工要求。随着科技的不断发展，GPS技术已经被广泛应用于公路工程测量中。

一、PS技术简介

1、概念

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系统的简称，最早出现是在20世纪70年代，由美国军方研发。GPS系统本身具有全球性（不受区域限制）、全天候（不受气候影响）以及连续性（实时性）几个主要特点，在坐标定位应用上有极大的优势。在该系统被设计和研制出来20多年后，我国才开始引用，并逐渐运用在我国各大坐标测量和定位工作当中。当前，GPS技术已经越来越成熟和完善，逐渐被运用在社会建设的多种不同领域，其中就包括问题提到的公路工程测量工作。实践证明，GPS技术在公路工程测量中应用能够很好的解决公路工程过去测量工作中很多难以解决的问题，促进了我国公路工程测量工作的发展。

2、组成结构

GPS系统的组成结构主要有三个部分，即空间卫星系统，主要是负责信息的采集和发出工作。地面监控系统，主要是负责接受和处理空间卫星系统发回来的信息，并同时对空间卫星进行管理和控制，根据实际需求对卫星发布制定，完成调控工作。用户接受系统，该系统是最终结构，是对卫星发出信号的验证和定位。

3、特点

（1）测量的精度高

一般情况下，双频的GPS接收机的基线解精度相对于红外仪更为优异，为5mm+1ppm。但总体来讲，GPS与红外仪的测量精度相差不大，但GPS的精度是随着测区面积增大而提高。其他的常规测量方法主要是依据控制网的分级布网逐级控制的原则，但该控制网却无法科学有效地控制住测量的误差。而通过使用GPS测量技术所建立起来的大地控制网，解算独立型基线矢量以及各站同步的观测卫星，在实行网平差时，基本上不会受到传算的误差影响。如果设置成没有固定点型的自由网，则可以更好地避免有可能产生的传算误差，进而提高测量的精度。

（2）操作简单方便

GPS最大的一个特点就是高自动点，现在的GPS接收机越来越小，智能操作也越来越简单，这就无需严格要求观测人员的技术水平。测量过程中，仅需将天线进行对中，再整平，然后量取天线的高度，最后打开仪器电源即可以自动进行检测，对相关数据进行处理后，便可得出后测点的三维坐标。而类似于捕获卫星、跟踪观测等工作也是通过仪器自行完成。

（3）观测时间短

测站的观测时间都是由GPS进行控制的，可将其控制在30min~40min之间，而采用快速静态定位法可以对缩减观测时间很有帮助。如通过Tmible4800GPS接收仪器的RTK可在5秒内便得到测点的三维数据。

（4）全天候作业

GPS测量可以不受时间、地点连续性的进行测量，并且对地理与天气的环境也没有要求，是技术人员和测量单位选择使用GPS测量的主要原因之一。

（5）测量站之间无须通视

测量学的一大难题便是测量站之间的一直互相通视，测量人员想在地形复杂的地区找到合适的通视点极为困难，而GPS的特点便是测量点之间的无须通视，可以更加灵活方便的选择通视点，为了保证信号的接受效果，最好选择地点宽阔的地方作为测量站点。

二、GPS技术在公路工程测量中的实际运用

在公路工程测量中主要是运用GPS技术的两大功能，即：（1）静态功能，指的是利用GPS仪器接收卫星的信息，并对信息进行一定的数据化处理得到被测点的三维坐标值；（2）动态功能，实质上是利用卫星系统将各测点实地放样到地面上。以下就GPS测量技术在道路测量工程中的应用进行一一分析。

1、建立控制网

在建立控制网过程中，现如今被广泛应用的方法是：沿公路的走向每隔5～l0km布设一对GPS点，一个点作为控制点，另外一个点用作方向点，并在点之间进行红外测距导线加密。当确定好布网等级和方案时，则可以按照如下的步骤进行控制网的布设：（1）选择便于实际应用的点位；（2）并对点位做好标记；（3）根据具体情况进行相应的测量工作；（4）进行数据处理和平差及精度评定。当精度满足实际工程要求时，控制网也就建立完成了。

在建立控制网时，需要注意的是：（1）属于带状控制网，所以在进行实际联测时，控制点不应少于3个；（2）实际工程中为了减少投影变形量，可以将路线中央经度线作为中央子午线；（3）选择的点位应该能够很好地被保存，而不会被破坏；（4）控制网应被设计为闭合环状，以便能够在一定程度上增加检核条件，提高工程质量。

2、道路中线放样

设计人员在大比例尺带状地形图上定线后,需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量,只需将中桩桩号输入到GPS电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的坐标及点位。由于每个点的测量都是独立完成的,不会产生累计误差,因此各点放样精度趋于一致。道路路线主要是由直线、缓和曲线、圆曲线构成。只需先输入各主控点桩号,然后输入起终点的方位角,直线段距离,缓和曲线距离,圆曲线半径,即可完成放样,而且一切工作均由GPS电子手簿来完成。这种方法简单实用,比传统的弦线拨角法要快速得多。另外,如果需要在各直线段和曲线段间加桩,则只需输入加桩点的桩号即可,剩下工作由GPS来完成。

3、实现纵、横断面测量

实际工程中可以将GPS与计算机进行联机操作，并设计好数据进行实地的中线测量，待确定好中线时，便能够利用中线的桩点坐标和绘图软件得到路线的纵断面图以及各桩点的横断面图。运用该方法的优点在于不需要再进行外业测量工作，同时能够有效的减少工作量，且精度高。

4、检测现有的线、桩和点位

实际工程中，已有的一些点位或者桩位可能会在施工过程中被破坏，这时便可以运用GPS技术对其进行恢复，同时还可以利用该技术实现边桩放样工作。当工程竣工时，不仅可以利用GPS技术测定路线的平纵曲线，验证其是否满足要求，也可以测出道路的坡度、平曲线以及竖曲线等各种参数，进而检验道路的实际施工质量是否满足要求。

5、后期调查与规划

对于现有的公路而言，可以在不影响其正常运转的情况下，实现对道路沿线交通设施的调查。对于需要规划的现有公路，也能够采用GPS技术实现对公路的规划和施工放样工作。

6、绘制大比例尺的地形图

对于高等级公路的选线工作而言，可以利用动态GPS测量技术，首先采集一定数量的碎部点数据，将数据输入到计算机中，再利用相关绘图软件，便能够很方便的绘制出大比例尺的地形图，提高实际工作效率。

结束语

总之，综上所述，公路工程建设技术以及施工工艺越来越先进，建设地点周围的地理环境又极为复杂，传统经典的测量手段己经很难满足公路工程建设的需要GPS技术的迅速发展，为公路工程控制测量提供了先进高效的测量手段。将GPS相对定位技术应用于公路工程的控制测量中，不仅极大的推动了GPS技术本身的发展，而且对公路的控制测量也具有极大的意义。

参考文献

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[2]姜丽，杨为.GPS技术在高速公路改扩建的应用[J].中国勘察设计,2010.

[3]徐贵南，GPS在公路工程控制测量中的应用[J].铁道勘测与设计,2010.