馬美芳 / 沈陽(yáng)嘉隆市政工程有限公司

論述道路工程中運(yùn)用的GPS技術(shù)

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隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，GPS技術(shù)已被廣泛應(yīng)用在每一個(gè)領(lǐng)域，特別是在道路工程中，GPS技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。本文先分析了GPS技術(shù)的應(yīng)用原理和特點(diǎn)，并對(duì)GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

GPS技術(shù)；道路；應(yīng)用

前言

在道路工程測(cè)量GPS技術(shù)能夠提供準(zhǔn)確的點(diǎn)、線、面三維坐標(biāo)。而且在使用過(guò)程中還具有自動(dòng)化、高效益等優(yōu)點(diǎn)能夠有效提高道路工程測(cè)量工作效率。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路工程測(cè)量工作也逐漸成熟，而利用GPS技術(shù)能有效擴(kuò)寬道路工程測(cè)量工作的發(fā)展深度，從而促進(jìn)我國(guó)道路工程測(cè)量事業(yè)的快速發(fā)展。

一、GPS技術(shù)概述

在應(yīng)用過(guò)程中，GPS的接收裝置能夠通過(guò)測(cè)量無(wú)線電的傳輸時(shí)間，確定傳輸距離從而確定位置。一般應(yīng)用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPS包括兩個(gè)形式：①全球化的高精度GPS網(wǎng)，主要是應(yīng)用科研。②PIK定位和差分GPS定位，能夠應(yīng)用于地理測(cè)繪。其中PIK定位是一種利用載波相位觀測(cè)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，能夠有效提高定位的精確性。而差分GPS定位是一種通過(guò)基準(zhǔn)站進(jìn)行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。比如采集環(huán)境天氣數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)觀察儀器的工作狀態(tài)并根據(jù)需要進(jìn)行開(kāi)關(guān)的閉合。至于其它復(fù)雜的衛(wèi)星追蹤、記錄等工作測(cè)量設(shè)備就能夠完成。最重要的是GPS接收機(jī)體積小、方便攜帶，即便在野外進(jìn)行測(cè)量工作，也只需要簡(jiǎn)單按下儀器開(kāi)關(guān)就能完成。③定位精度高。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，在50km的基線內(nèi)，GPS的定位精度能夠達(dá)到百萬(wàn)分之一。在100km和500km之間，其精確度是百萬(wàn)分之零點(diǎn)零幾。④GPS衛(wèi)星數(shù)量較多，分布也比較均勻。這樣在保證覆蓋率的基礎(chǔ)上就能夠保證在全球任何地方都可以進(jìn)行觀測(cè)工作。

二、GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用

隨著我國(guó)道路工程測(cè)量工作的完善，以GPS技術(shù)為依據(jù)的高精度、高效率道路測(cè)量工作也逐漸取代了傳統(tǒng)的測(cè)角、測(cè)高程等為主體的測(cè)量定位技術(shù)。

（一）在道路測(cè)繪控制網(wǎng)中的應(yīng)用

測(cè)繪控制網(wǎng)是道路工程的基礎(chǔ)工作，其準(zhǔn)確性直接影響到了道路工程測(cè)量工作質(zhì)量。通常在測(cè)繪控制網(wǎng)中，精度要求較高的稱為一級(jí)控制網(wǎng)。而這些一級(jí)控制網(wǎng)是作為測(cè)繪參照點(diǎn)存在的。為此，必須保證測(cè)繪控制網(wǎng)中高精度網(wǎng)控制坐標(biāo)的精確性。較為常用的道路工程測(cè)繪工作方法是采用邊角法。這種方法主要就是用測(cè)繪儀器控制導(dǎo)線，并進(jìn)一步確定其它坐標(biāo)位置，從而完成測(cè)繪控制網(wǎng)的構(gòu)建。但是這種測(cè)繪方法的確定在于只能進(jìn)行小范圍的測(cè)繪工作。如果將其用于大范圍的測(cè)繪工作，有可能會(huì)導(dǎo)致測(cè)繪精度偏差。但是利用GPS技術(shù)則能有效彌補(bǔ)這一不足，將測(cè)繪工作的精度提高到毫米范圍。比較常用的GPS測(cè)量技術(shù)是載波相位靜態(tài)差分技術(shù)。差分GPS定位是一種通過(guò)基準(zhǔn)站進(jìn)行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。其應(yīng)用原理是采用載波的相位測(cè)量局域差分法、接收機(jī)和衛(wèi)星觀測(cè)歷元之間求二次差兩種差分計(jì)算出基線長(zhǎng)度。而實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）定位技術(shù)也是其中一種載波相位差分技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)處理兩個(gè)測(cè)量站載波相位觀測(cè)量的差分方法，將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。與其它定位技術(shù)相比，PTK技術(shù)的精度更高、自動(dòng)化程度也更高、數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)便、易操作等優(yōu)點(diǎn)。比如勘測(cè)階段的中樁測(cè)量等工作中。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明，PTK技術(shù)的測(cè)量精度可達(dá)到10～30mm，這是其它測(cè)量技術(shù)無(wú)法達(dá)到的。最重要的是將PTK技術(shù)應(yīng)用在公路測(cè)量中能夠有效縮短工作周期。比如若用其進(jìn)行地形測(cè)量，每小組每天完成0.8～1.5（km）3的地形測(cè)繪。由此可見(jiàn)，利用GPS技術(shù)開(kāi)展道路工程定位工作是非常有必要的，既能保證高效率的測(cè)繪工作，也能提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而為道路工程的施工打下良好的基礎(chǔ)。

（二）變形監(jiān)測(cè)

道路工程的施工環(huán)境復(fù)雜、可變因素較多。這不僅增加了道路工程的測(cè)繪工作難度，更是加劇了道路工程的變形監(jiān)測(cè)難度，對(duì)于后續(xù)的道路施工極為不利。而利用GPS技術(shù)進(jìn)行道路工程測(cè)繪則能有效降低變形監(jiān)測(cè)難度，提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。比如果將GPS技術(shù)應(yīng)用在大型建筑工程建設(shè)中。那么在建筑工程內(nèi)外部都可以安裝GPS接收端。這樣就可以對(duì)大型建筑工程內(nèi)外部進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。即便是發(fā)生變形，工作人員也能夠第一時(shí)間掌握變形情況，從而及時(shí)處理。同樣，將GPS技術(shù)應(yīng)用在道路變形監(jiān)測(cè)中，也能夠確保在及時(shí)接收到工程變形狀況，方便工作人員及時(shí)應(yīng)對(duì)，最終保證工程質(zhì)量。在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中難免會(huì)發(fā)生各種結(jié)構(gòu)損傷老化，原因可能是使用維護(hù)不當(dāng)、車禍?zhǔn)鹿?、交通量高于預(yù)測(cè)流量等人為因素，也可能是環(huán)境腐蝕、地震、風(fēng)暴等自然災(zāi)害，這些因素均導(dǎo)致了承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運(yùn)營(yíng)的安全。目前越來(lái)越多的基于GPS技術(shù)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸受到人們的重視。如用于某大橋的GPS自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元，可以實(shí)時(shí)顯示大橋在各種工作環(huán)境下及結(jié)構(gòu)載荷下特征點(diǎn)及整橋的實(shí)時(shí)變情況，對(duì)大橋結(jié)構(gòu)的健康狀況、結(jié)構(gòu)安全進(jìn)行評(píng)估，全面獲取運(yùn)營(yíng)狀況的信息，用來(lái)評(píng)估結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和使用性。該系統(tǒng)采用的GPS接收機(jī)為Trimble5700，GPS天線為Trim－bleZephyr大地測(cè)量型天線，接收機(jī)和天線安裝時(shí)既要考慮避免遮擋，又要防止雷擊。每個(gè)GPS天線接收到的射頻信號(hào)通過(guò)一根最長(zhǎng)為170m的同軸電纜送給GPS接收機(jī)。其中Trimble5700雙頻大地測(cè)量型GPS接收機(jī)共有三個(gè)輸入輸出端口，其中串口既能外接電源供電，又能輸出最高更新率為10Hz的RT17格式的原始數(shù)據(jù)，其中包括C/ A碼和L1、L2的載波相位。串口服務(wù)器收到端口輸出的數(shù)據(jù)后，再通過(guò)RJ45口接入機(jī)柜中的交換機(jī)?？偟膩?lái)說(shuō)，應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行道路工程的變形監(jiān)測(cè)是非常有效的。

三、GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量中的發(fā)展前景

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路工程的建設(shè)規(guī)模也在逐漸擴(kuò)大。但是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然會(huì)給道路測(cè)量工程增加難度。而且近年來(lái)高質(zhì)量、高等級(jí)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的道路工程越來(lái)越多。在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下，只有不斷利用新技術(shù)提高道路工作的測(cè)量質(zhì)量才能真正促進(jìn)我國(guó)交通行業(yè)的發(fā)展。而GPS技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展正為道路工程的測(cè)繪工作提供了可能。目前，GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在道路工程測(cè)繪工作中，而且其精度高、適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)也極大地改變了道路橋工程測(cè)繪工作方式。尤其是對(duì)于一些地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣的道路工程來(lái)說(shuō)，應(yīng)用GPS技術(shù)會(huì)更加方便、快捷。而且GPS技術(shù)不僅能進(jìn)行全天候的精密定位能力，還具有很強(qiáng)的抗干擾性，能夠保證道路工程測(cè)繪質(zhì)量。在數(shù)字化、自動(dòng)化等技術(shù)逐漸發(fā)展的背景下，GPS測(cè)繪工作會(huì)更加數(shù)字化，既能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、圖形處理，也能夠建立專業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，為專業(yè)工作人員提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用GPS技術(shù)開(kāi)展道路工程測(cè)量工作是非常有必要的。它不僅能夠保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，還能有效規(guī)避其它因素的影響，確保道路工程測(cè)量工作質(zhì)量，從而為道路工程建設(shè)提供科學(xué)的數(shù)據(jù)參考，最終提高道路工程的施工質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)交通行業(yè)的發(fā)展。

[1]陳振偉.GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量中的應(yīng)用分析[J].黑龍江科技信息，2016，07：271.

[2]訾栓緊.GPS-RTK技術(shù)在道路工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].江西建材，2015，09：200.