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摘要：加强GPS技术在公路工程测量中的应用的研究是十分必要的。本文作者结合多年来的工作经验，对GPS技术在公路工程测量中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。
关键词：GPS 定位系统 测量 公路工程
一、GPS技术在公路测量中的应用
随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入GPS技术应当是首选。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁， 隧道建立施工控制网， 这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK（实时动态定位）技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。下面就RTK和GPS技术在公路勘测中的应用作简单的介绍。
二、GPS在公路测量中的应用
公路路线一般是处在一条带状走廊内,其平面控制测量往往采用导线形式,这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥长大隧道等,也有布设成三角网、线形锁等形式。公路工程的测量主要应用了GPS的两大功能:静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息,确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统,把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。
1、绘制大比例尺地形图
高等级公路选线多是在大比例尺(1∶1 000或1∶2 000)带状地形图上进行。用传统方法测图,首先是要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺地形图。这种方法工作量大、速度慢、花费时间长。而用实时GPS动态测量可以克服这个缺点,只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟,即可获得各点的坐标、高程。结合输入点的特征编码及属性信息,构成带状所有碎部点的数据,在室内即可用绘图软件成图。由于只需采集碎部点的坐标和输入其属性信息,而且采集速度快,因此大大降低了测图难度,既省时又省力,非常实用。
2、道路的横、纵断放样和土石方量计算
1)纵断放样时,先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如:直线正负坡度值、竖曲线半径),生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,这样就可以到现场随时放样测设。
2)横断放样时,先确定出横断面形式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点
文件,储存起来,并随时可以到现场放样测设。同时软件可以帮助自动与地面线衔接进行“戴帽”工作,并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件,可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图。由于所用数据都是测绘地形图时所采集的,因此不需要到现场进行纵、横断面测量,大大减少了外业工作。而且必要时,可用动态GPS到现场检测复合,这与传统方法相比,既经济又实用。
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3、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。
4、桥梁结构物放样
对于在江、河上修建的大跨径桥梁,采用传统光学仪器和全站仪来定位是比较困难的, GPS在这方面发挥了一定的优势。因为GPS采用的是空间三点后方距离交会法原理来定位,不受江面外界情况干扰,点与点之间不要求必须通视,二三分钟即可测1个点,简捷方便,精度高,大大提高了作业效率。它的平面坐标定位精度在5±10-6mm左右,基线长度有几米到几十公里,这完全符合桥梁控制网的要求。
三、RTK技术在公路测量中的应用
1、实时动态（RT K）定位技术简介
实时动态（RTK）定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是GPS测量技术发展的最新形式。静态GPS测量采用相位差分可以达到厘米甚至毫米级精度，但缺点是经过事后处理才知道结果。而RTK通过实时处理即能达到厘米级精度。
2、RT K技术的应用
实时动态（RTK）定位有快速静态定位和动态定位两种测量模式， 两种定位模式相结合， 在公路工程中的应用可以覆盖公路勘测、施工放样和GIS（地理信息系统）前端数据采集。
（1）快速静态定位模式。要求GPS接收机在每一流动站上，静止的进行观测。在观测过程中，同时接收基准站和卫星的同步观测数据，实时解算整周未知数和用户站的三维坐标，如果解算结果的变化趋于稳定，且其精度已满足设计要求，便可以结束实时观测。一般应用在控制测量中，如控制网加密；若采用常规测量方法（如全站仪测量），受客观因素影响较大，在自然条件比较恶劣的地区实施比较困难，而采用RTK快速静态测量，可起到事半功倍的效果。单点定位只需要5～10min（随着技术的不断发展，定位时间还会缩短），不及静态测量所需时间的五分之一，在公路测量中可以代替全站仪完成导线测量等控制点加密工作。
（2）动态定位。
动态定位模式在测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需2 s~10 s)进行初始化工作,之后流动站就可以按预定的采样间隔自动进行观测,并连同基准站的同步观测数据实时确定采样点的空间位置。
目前,其定位精度可以达到厘米级。动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景,可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2 s~4 s,精度就可以达到1cm~3 cm,且整个测量过程不需通视,有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。
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
[1]畅福善.GPS在公路测量中的应用[J],微计算机信息，2008
[2] 卢孝益.GPS在公路工程测量中的应用，浙江省交通规划设计研究院，2011
论文作者:肖欢
论文发表刊物:《基层建设》2015年18期
论文发表时间:2015/11/5
标签：测量论文; 公路论文; 技术论文; 实时论文; 公路工程论文; 动态论文; 静态论文; 《基层建设》2015年18期论文;