GPS定位技术在海外长路线公路测量中的应用前景

全逸群

中国新兴建设开发总公司，北京 100089

GPS定位技术在海外长路线公路测量中的应用前景

全逸群

中国新兴建设开发总公司，北京 100089

贝宁共和国阿博公路改造项目起于阿拉达市（K45+760）至祖省的博伊贡（K117+865.612）终止，全长72.105 612km。在工程测量中用GPS进行测量控制、横断面测量、水沟涵洞等等的施工测量工作，产生了较为理想的效果，GPS的工程测量技术在以后的海外长路线公路工程测量中应用前景广阔。

GPS定位；静态观测；工程测量；RTK实时动态测量

1 传统施工测量工艺的特点

测站之间须相互通视的问题一直是传统测量的难题，特别是在进行控制点测量时，传统测量中无论是使用全站仪、经纬仪、水准仪等测量仪器，都要求测点之间能够相互通视。贝宁共和国地处非洲西部，临近赤道，属于高温多雨地带，草木茂盛。清表前的阿博公路两侧植被稠密，导致我小组在公路测量过程中，要在高过人的草地里行走，在陡峭的土坡两侧难以布设相互通视的点位。并且点位也要根据地形要求来埋设，一般地段每千米要2～3个点，对于环境复杂的改线段，每公里要布置6～8个点才能满足测量需要。由于全站仪测量速度缓慢，所以每天难测1km，转站和搬站占用了大部分时间。

2 公路施工测量工艺改进

针对以上传统测量方式存在的问题，阿博公路第三标段项目部经过研讨，决定采用水准仪配合GPS定位技术进行测量，以提高长路线公路工程的测量效率，节省测量作业时间，保证施工顺利进行。

在使用GPS进行静态、动态测量过程中，我们具体从以下几个方面进行实施。

2.1利用GPS静态测量技术进行控制网复核、加密

在进行GPS外业静态测量时，直接将GPS接收机架设在所测控制点上接收卫星数据，在内业数据处理时，利用接收到的卫星数据的变化来求得待定点的坐标。利用GPS静态测量技术对控制点进行复核、加密的优点在于即保证了观测数据的准确性，又避免了因路线过长导致的频繁转站，从而极大地提高了测量效率，加快了测量进度。

2.1.1GPS静态观测步骤

1）制定观测计划。在施测前，根据控制网的布设方案、规模的大小、精度的要求、参与作业的GPS数量以及后勤保障条件（交通、通信）等，制定静态观测工作的进程表及接收机的调度计划，以便顺利地实现预定的观测任务。

2）安置及启动仪器。（1）在远离反射源，避开电磁场干扰的观测站点上安放三脚架；（2）打开仪器箱，取出基座及对中器，将其安放在脚架上，在控制点上对中、整平基座；（3）从仪器箱中取出接收机，将其安放在基座上，并将其锁紧；（4）多次量取仪器高，间隔测量的差值少于3mm，计算平均值作为最终控制点标石至GPS仪器的最终高度；（5）将主机调节至静态观测模式，待卫星指示灯闪烁，即为搜索卫星过程，若主机卫星灯进入长亮状态说明已锁定卫星，直至指示灯按照固定间隔时间闪烁，即为收集卫星数据中；（6）在设计院点位复核无误的基础上对加密点位进行静态定位测量工作，一般是在三个以上的连续的控制点上安置GPS，并同时接收卫星信号。

3）记录外业观测数据。包括主机以及控制点的数据信息，为后期的内业数据处理做好准备工作。

4）观察接收状态。在接收机工作期间，不定时察看接收机状态是否正常。在数据采集过程中，防止无关人员及牲畜在仪器附近走动。

5）关机。到达预计观测时间后，在收到小组长的结束观测指示后，先关闭接收机电源，然后再次量取天线高。将关机时间及测后天线高填入观测手簿后收仪器。

6）根据预定观测计划转站。在静态观测过程中，由多台GPS主机在不同的测站同时进行同步观测，时间由40分钟到几小时不等。测量结束后直接移动仪器至下个相邻控制点，不需通过频繁转站才能观测至下一控制点，为此大大节省了测量时间。

7）下载静态文件、内业处理数据。

2.2提高GPS静态数据可靠性的方法

2.2.1增加静态观测的独立基线数

对预计的GPS网进行布设时，适当增加观测期数可以有效的提高静态数据的可靠性。原因是由于观测时间段的增加，可增加静态观测的独立基线数，为后期数据处理提供更多的分析依据，从而提高观测数据的可靠性。

2.2.2确保测站点的重复观测数

通过多次观测同一设站点，有利于观测者及时发现设站、对中、整平、等人为原因造成的错误。当在同一测站上多次使用同一台GPS主机进行多个时段的观测时，需要测量人员重新安置仪器，避免产生各种操作误差和错误。确保在每个设站点上有三条以上的独立基线相连，有利于提高测站数据的可靠性。

2.2.3利用GPS-RTK定位技术克服地形复杂，无法通视的困难

在进行完控制网的加密测量工作后，就可以直接用GPS-RTK动态测量技术进行公路测量工作。无需测站点间相互通视，这是传统测量仪器不能企及的。GPS只要架一次基站，就可以完成4km左右的全部测量工作。在坐标数据采集、放样等测量工作中，可以完全代替全站仪，并且测量精度能够得到保证。

GPS-RTK技术外业的操作方法：

步骤一：室外架设基准站。

选择视野开阔且地势较高的地方架设基站，基站附近不应有高楼或成片密林（卫星接收不好）、大面积水塘（多路径效应严重）、高压输电线或变压器（有干扰）。基站可以架设在未知点和已知点上。

步骤二：GPS和移动站主机连接

GPS手簿与移动站GPS主机通过蓝牙连接，在使用UHF电台时，将差分天线连接在移动站GPS主机上。设置移动站，使之与基准站电台频道一致。

步骤三：采集控制点数据信息

在两个及两个以上的控制点上收集卫星数据，将采集的源坐标储存至记录点库。

步骤四：求解转换参数和高程拟合参数

在四参数解算的软件中，在源坐标中输入通过卫星采集的数据坐标，对应的在目标点库输入当地的坐标，加载完数据后进行解算。四参数缩放比例越接近于1越可靠。

步骤五：碎部测量

为提高碎布测量和数据放样的效率，可将相关的数据信息提前录入GPS手簿中，外业测量中，打开线路放样功能界面，快速的进行测设点的放样。也可进行纵横断面的数据信息的采集，通过格式转换即可进行原地貌数据计算。

3 效果检查总结

由检查效果可以看出，GPS定位技术应用相对于传统的测量方法来讲，具有如下突出优点：

1）观测不需要通视，测量时选点灵活。不需要建立瞻标，这样可以大大减少测量观测时间。比传统测量方法适应性更强，并且作业不受环境和距离限制。

2）观测时间短，采用GPS技术布设控制网，因其图形强度系数高，能够有效地提高点位趋近速度。布设控制网时，每个测站上的静态观测时间一般在1个小时左右，且根据施工需要进行任意布设。测量放样时，每个点位所需的测量时间不到半分钟。

3）抗干扰能力强，保密性好，可以实现全天候连续测量定位。GPS定位技术性能稳定，可在任何地点进行全天候工作，一般不受天气状况的影响，大大方便了测量作业。

4）自动化程度高，操作简便。定位系统可具有自动记录数据、自动平差计算、跟踪观测等功能，操作简单，提高了工作效率。

5）采用GPS定位技术进行测量工作与传统的测量方式相比，效率可提高一倍以上，并能大幅度降低测量工作人员数量及相应测量工作的劳动强度。

[1]汪灯林.GPS定位技术在工程测量中的应用[J].中国高新技术企业，2009（22）.

[2]徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2013.

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1674-6708（2016）171-0128-02

全逸群，中国新兴建设开发总公司技术员，研究方向为公路工程测量。