杜菊平

（山西省公路局 太原分局勘測設計所，山西 太原 030012）

在公路工程及市政工程發(fā)展的初期，傳統(tǒng)意義上一直都采用水準儀、經緯儀來進行控制測量，到后來出現了全站儀，才使測量的難度降低了不少，但全站儀在控制測量中還是存在一些劣勢，公路工程及市政工程往往由于測量區(qū)域大、線路彎曲且長、沿線地形地貌復雜等條件的限制，使得以往傳統(tǒng)的測量技術及測量儀器造成控制測量工作強度大、周期長、成本相對較高，還往往達不到預期的效果。但GPS測量技術的出現，從很大程度上去除了測量工作中存在的諸多缺陷，不僅使測量工作節(jié)省了更多的時間與成本，而且測量在精度方面也能達到相應的要求。

1 GPS技術概論

隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，GPS技術的出現在很大程度上將前期測量定位的準確度提高了一個臺階。

1.1 GPS技術定義

GPS定位技術其本質主要是以GPS衛(wèi)星和測量用戶接收所在的接收信息的天線之間的距離為最基本的觀測量，它的工作原理是依據已知的衛(wèi)星瞬時坐標為基準，來確定測量用戶天線的位置，說得更具體些，也就是空間距離后方交會[1]。但這種距離在理論上是一種偽距，因為衛(wèi)星鐘和測量用戶接收鐘之間存在一定的差異，因此在進行其測量的時候，至少要存在4個同步偽距觀測。

1.2 GPS測量技術優(yōu)劣勢

與以往的控制測量技術相比，GPS技術在測量方面的優(yōu)勢遠遠超越了傳統(tǒng)的測量技術，可以說，GPS測量技術已經被絕大多數測量工作者所接受與認可，GPS測量技術優(yōu)勢具體如下：

a）GPS技術測量周期短、速度快，測量效率得到很大的提高。由于GPS主要是依靠于衛(wèi)星進行信號的連接，首先在儀器的操作上就比傳統(tǒng)的測量儀器要便捷許多，并且GPS測量周期較短，測量速度很快，儀器自動化程序高，同時測量結果數值較為精確。

b）利用GPS技術進行測量，測站與測站之間不需要形成通視，相對于傳統(tǒng)的測量技術來說，為了確保測量工作的順利進行，相鄰測站之間必須沒有障礙物遮擋住觀測視線，才能確保測量工作的下步進行，但在實際測量工作中，尤其是在地形變化大，丘陵地帶或障礙物較多的情況下，障礙物給通視造成了很大麻煩，但GPS則不需要測站之間一定要形成通視，使得測量工作首先拋棄了對障礙物清除的顧慮。

c）GPS技術的第三個優(yōu)勢是定位精度很高，這是因為GPS是鑒于全球定位系統(tǒng)而發(fā)明的測量儀器設備，經測量具體實踐證明，GPS距離測量精度可達到5 mm+1 ppm，同時在大范圍、很長距離的測量情況下，它的測量精度可靠性更高，更能彰顯出定位精度高的優(yōu)勢[2]。

d）GPS會受到電離層的干擾影響，由于GPS系統(tǒng)主要是依靠衛(wèi)星與接收機之間的傳輸來進行數據測量，因此當電磁波在大氣層中傳播的時候，會受到電離層的重重干擾，因此計算在某些區(qū)域會形成一定的誤差。

2 GPS技術在工程控制測量中的應用

公路工程及市政工程的測量主要運用了GPS技術的靜態(tài)技術功能與動態(tài)技術功能，GPS靜態(tài)技術功能主要是通過與衛(wèi)星進行通信建立連接，從而確定出要測量的點三維坐標，而GPS動態(tài)技術功能主要是通過與衛(wèi)星系統(tǒng)建立信號，利用已知的三維坐標點位，將設計點實地放樣到地面上[3]。GPS靜態(tài)技術功能主要用于公路工程及市政工程中的控制測量，而動態(tài)功能主要被延伸至對工程部位的實地放樣方面。

GPS技術出現在公路工程及市政工程控制測量中的主要緣由，是隨著公路工程以及現代市政工程建設等級的提升，我國對其建設標準要求越來越嚴格，相對于前期工程控制測量中，一般采用水準儀、經緯儀與全站儀進行導線測量，一般來說，控制測量中的控制點較少，加上地貌的變化，障礙物的多少與高低，這樣往往一小段控制測量，也會出現測量儀器的數次搬移架設以及工作量很大的測量計算，導致數天才完成控制測量。這樣傳統(tǒng)的測量技術開展難度大、周期長，因此將GPS技術引入到公路工程及市政工程控制測量中，顯然為前期繁瑣的工作節(jié)省了更多的時間與精力[4]。

GPS靜態(tài)測量法在工程控制測量中的應用，一般來說，可以根據事先已經制定好的觀測方案，將數臺 GPS接收機安置在待定點（a1、c1、c2、c3……），以此來同時獲取衛(wèi)星信號，直至將所有環(huán)路觀測完畢，觀測數據經平差計算得到54北京坐標系的坐標，利用GPS布設控制網是其中的應用之一[5]。比如在某項公路工程及市政工程D級GPS網的設計中，需要實測控制點45個，其中已知點4個，未知點41個，GPS靜態(tài)功能采用布設7臺GPS接收機，并在3個GPS點上同時進行觀測，時段長度大于60 min，這樣得到的有效衛(wèi)星控制數達到了7顆以上的精確度，利用GPS技術測量的優(yōu)點，本次控制測量快速形成最小同步環(huán)135個，多邊形異步環(huán)8個，獨立基線54條，平均重復設站數1.7/站。這樣在很大程度上減少了儀器的二次搬運浪費的時間，同時減少了傳統(tǒng)公路工程及市政工程分級布網的繁瑣性。

GPS靜態(tài)測量在工程控制測量中應用的另一方面是進行控制網中高程與54系三維坐標的測量，它在控制測量中被得到應用，其主要是GPS接收機在電量充足的情況下，接收信號穩(wěn)定，一般衛(wèi)星數可以達到7～8顆控制，有的甚至能達到10顆以上[6]。這樣對于天線高度的測量校核、中誤差等精度得到了更大提高，使得控制網高程的精確度也得到了保證，利用GPS靜態(tài)測量進行控制測量，其點誤差可達到毫米級，這樣為后期平差的精確計算打下了良好的基礎。

3 GPS技術在工程控制測量中的發(fā)展前景

GPS技術在公路工程及市政工程控制測量中的應用已經較為普遍，這項技術的應用前景也是比較長遠的，主要表現如下：

a）GPS技術能夠使公路工程及市政工程控制測量模式得到很大程度上的改變，主要是GPS技術可以獲取到被監(jiān)測位置的三維坐標，那么這項技術剛好可以應用到橋梁以及線路的勘察中去，同時在GPS衛(wèi)星定位當中還可以利用GPS技術實時開展放樣，點位的測量以及中樁測量等。

b）將GPS技術應用到公路工程及市政工程控制測量中去，使測量精度得到提升，相對于更加復雜困難的測量區(qū)域來說，GPS全球定位系統(tǒng)在具體的測量作業(yè)中并不局限于距離和某些外界因素的干擾，所以，運用GPS技術將會在很大程度上使困難區(qū)域測量結果精度提升更大[7]。

c）GPS技術在工程控制測量中得到應用，將會使后期測量作業(yè)成果質量得到更大的保證，GPS技術在工程控制測量工作中，大多數情況下都是通過儀器計算機程序自身來進行計算反映數據的，隨著GPS控制衛(wèi)星的數量越來越多，那么對于丈量天線高度、點中誤差以及后期的平差計算等方面，都會使測量成果更加精確。

d）GPS技術工程控制測量中的應用，其在進行高程與平面測量方面精確度基本是一致的，這是GPS技術在控制測量中的一個重要發(fā)展前景所在，這樣一來，對于高等級的公路工程或市政工程朝著山嶺區(qū)域發(fā)展，GPS技術也恰好解決了其高程測量的難度。

4 結束語

GPS技術在工程控制測量中的應用得到了一定的發(fā)展，技術也逐步成熟與完善，隨著衛(wèi)星軌道和鐘差的精度不斷提高，精密單點定位技術靜態(tài)定位精度可達到mm～cm級，動態(tài)定位精度可達到cm～dm級，并且GPS技術在公路工程及市政工程控制測量中的精度與成熟度會越來越高，這對公路工程及市政工程的測設和施工起到了一定的促進作用。