【摘要】本文通過GPS測量技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合在公路工程測量方面的綜合應(yīng)用，提供精度定位、觀測時(shí)間短、操作簡便以及三維坐標(biāo)等主要技術(shù)特點(diǎn)，綜合闡述個(gè)人的觀點(diǎn)和使用技術(shù)參考。

【關(guān)鍵詞】GPS測量；定位；高程；導(dǎo)線

【Abstract】GPS measurement technology characteristics， combined with the comprehensive application of measurement in highway engineering， precision positioning， observation time is short， easy to operate， as well as three-dimensional coordinates of the main technical characteristics， integrated express their personal views and use of technical reference.

【Key words】GPS measurements；Positioning；Elevation；Wire

1. GPS測量的特點(diǎn)

相對(duì)于以往的測量學(xué)來說，GPS測量主要有以下特點(diǎn)：

（1）測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題。GPS這一特點(diǎn)，使得選點(diǎn)更加靈活方便。

（2）定位精度高。一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，GPS測量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性愈加突出。

（3）觀測時(shí)間短。在小于20Km的基線上，快速相對(duì)定位一般只需5min觀測時(shí)間即可。

（4）提供三維坐標(biāo)。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時(shí)，可以精確測定觀測站的大地高程。

（5）操作簡便。GPS測量的自動(dòng)化程度很高。在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器、量取儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動(dòng)完成。

（6）全天候作業(yè)。GPS觀測可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況的影響。

2. GPS測量在公路測量中的應(yīng)用實(shí)例

2.1常規(guī)測量方法的缺陷。

（1）規(guī)范對(duì)附合導(dǎo)線長、閉合導(dǎo)線長及結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線間長度等有嚴(yán)格規(guī)定，一般對(duì)于高等級(jí)公路均要求達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線要求。

（2）地面通視困難往往影響常規(guī)測量的實(shí)施。一般路線的控制點(diǎn)要求布設(shè)在距路線300m范圍內(nèi)。

（3）長大隧道及特大橋的控制網(wǎng)高精度及與路線網(wǎng)的低精度銜接，雖說用平差方法可以得到克服，但由于地形條件困難，其聯(lián)結(jié)的測量工作量很大，且不太方便。實(shí)際工作中，構(gòu)造物的控制測量與路線的控制測量經(jīng)常出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。

利用GPS測量能克服上述列舉的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測設(shè)質(zhì)量。

2.2GPS用于大橋控制測量。

泗洪濉河大橋是連結(jié)S121省道和泗洪縣主干道的公路大橋。為便于大橋設(shè)計(jì)和施工，采用GPS對(duì)首選方案橋位進(jìn)行Ⅲ等平面控制測量。布網(wǎng)設(shè)計(jì)方案為雙大地四邊形。垂直于河道的長邊約為800m，平行于江面的短邊約為300m。

經(jīng)過平差處理，控制網(wǎng)精度為：最弱點(diǎn)位中誤差1.66cm，最弱邊長相對(duì)中誤差1/125000，滿足了Ⅲ等平面控制測量的精度要求。

2.3GPS測量用于導(dǎo)線控制測量。

宿遷泗洪縣洪澤湖濕地公園旅游大道（全長23KM）地處南暖溫帶與北亞熱帶的過渡地帶，地勢(shì)平坦，最大相對(duì)高差約6m，境內(nèi)村莊較多。植被多為小麥及田間行樹。公路及機(jī)耕道密集。

采用兩臺(tái)Wild 200 GPS接收機(jī)進(jìn)行導(dǎo)線測量，作業(yè)方式采用點(diǎn)連接方式，兩臺(tái)接收機(jī)同時(shí)作業(yè)。

在GPS觀測之前，已作高精度紅外導(dǎo)線測量（EDM）和水準(zhǔn)測量。

下面列出同時(shí)施測GPS和常規(guī)測量的23Km的比較結(jié)果。GPS測量觀測時(shí)段7.5min。將GPS測量結(jié)果與紅外儀導(dǎo)線平差結(jié)果比較，得到較差中誤差mx=±0.057m，my=±0.049m，點(diǎn)位中誤差為±0.075m。

將GPS測量結(jié)果與精密水準(zhǔn)測量結(jié)果比較，得到高程中誤差為±0.049m。

通過實(shí)際測量可看出：

（1）GPS觀測時(shí)間為7.5min，與常規(guī)紅外儀測量相比，時(shí)間縮短了約20min，效率為4倍；與全站儀測量相比，時(shí)間縮短約8min，效率為2倍。

（2）GPS導(dǎo)線測量可靠性好，平面精度和高程精度均能滿足高速公路測設(shè)的要求。

2.4GPS測量用于高程控制測量的嘗試。

高程測量中通常應(yīng)用的高程系統(tǒng)主要有大地高程系統(tǒng)、正常高系統(tǒng)和正高系統(tǒng)。大地高程系統(tǒng)是以橢球面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。正高系統(tǒng)是以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的高程系統(tǒng)。由于正高實(shí)際上是無法嚴(yán)格確定的，為實(shí)用上的方便，通常采用根據(jù)以往的理論建立的正常高系統(tǒng)。

GPS測量資料與水準(zhǔn)測量資料相結(jié)合，來確定區(qū)域性大地水準(zhǔn)面的高程是一種有效的方法。這種方法要求GPS觀測點(diǎn)具有水準(zhǔn)測量資料且密度適當(dāng)，分布比較均勻。利用高精度GPS定位技術(shù)精密確定觀測點(diǎn)的大地高程差，并根據(jù)建立的適當(dāng)大地水準(zhǔn)面數(shù)學(xué)模型，內(nèi)插出計(jì)算點(diǎn)的高程異?；虍惓２?，從而得出特定點(diǎn)的正常高。

由成果可知，只要點(diǎn)位分布均勻，密度適中，將精密水準(zhǔn)資料與GPS測量資料相結(jié)合，能夠得到高精度的高程測量結(jié)果。

3. 結(jié)論與展望

從GPS測量中，得出如下體會(huì)：

（1）GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受距離限制，非常適合于國家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重地區(qū)、地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。

（2）GPS測量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響。整個(gè)作業(yè)過程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制，自動(dòng)記錄、自動(dòng)數(shù)據(jù)預(yù)處理、自動(dòng)平差計(jì)算。

（3）GPSRTK技術(shù)將徹底改變公路測量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。這種技術(shù)非常適合路線、橋、隧勘察。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測量、點(diǎn)位測量等。

（4）GPS測量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度，減少野外砍伐工作量，提高作業(yè)效率。一般GPS測量作業(yè)效率為常規(guī)測量方法的3倍以上。

（5）GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是GPS測量應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

4. 結(jié)論

將GPS應(yīng)用于公路建設(shè)，給傳統(tǒng)的公路勘測作業(yè)方式帶來了巨大沖擊，使公路測設(shè)水平顯著提高。特別是GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（RTK）應(yīng)用于道路地形測繪、定線測量、施工放樣測量等工作可達(dá)到厘米級(jí)的精度，可方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存?zhèn)鬏?，?shí)現(xiàn)與路線CAD的集成。無論在公路勘察設(shè)計(jì)單位還是公路施工單位均具有重要的應(yīng)用，而具備RTK功能的GPS接收機(jī)價(jià)格昂貴，所以在道路建設(shè)施工單位推廣應(yīng)用目前有一定難度。但是，由于一個(gè)RTK基準(zhǔn)站可以與許多流動(dòng)接收機(jī)配合使用，如果加高基準(zhǔn)站天線和加大電臺(tái)功率，數(shù)據(jù)通信范圍可達(dá)幾十至上百公里，所以在高等級(jí)公路建設(shè)中，公路勘察設(shè)計(jì)部門和施工單位可共同設(shè)立RTK系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源共享，每個(gè)合同段的施工單位只需購置RTK流動(dòng)設(shè)備即可，這樣不僅能節(jié)約投資，還能加快工程進(jìn)度。

[文章編號(hào)]1619-2737（2015）01-22-553

[作者簡介] 郭勇濤（1981.10-），男，漢，籍貫：黑龍江寶清人，江蘇省泗洪縣交通局副局長，從事公路工程建設(shè)管理工作。