摘要：GPS测量技术的出现和发展极大的促进地籍测量工作，现已广泛运用于大地测量、工程测量及地形测量等各种领域行业。文章主要介绍GPS测量的基本原理及技术特点，并以公路工程测量为例，分析GPS在公路工程测绘中的实际应用。
关键词：GPS公路工程测绘
我国经济建设的迅速发展，推进我国路网建设的不断发展。公路工程的建设通常工期紧，任务繁重，并且要求精度高，而路桥和隧道建设尤其突出，传统的测量仪器已经不能再满足于现代公路建设要求。GPS全球定位系统是一种新型测量技术，可以全天候高精度对公路工程建设进行的测量，极大促进路网建设地籍测量工作，现已广泛运用于大地测量、工程测量及地形测量等各种领域行业。
1 GPS测量的基本原理
GPS全球定位系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统，主要由空间卫星群、地面监控系统及用户设备三部分构成。GPS测量的基本原理是空间距离交会定点原理。也就是说，假设地面上有3个位置确定的无限电信号发射台，将其位置坐标采用xi、yi、xi表示（其中i=1、2、3），在某一时刻，用户设备采用无线电测距原理测出用户设备到3个无限电发射台的距离为Ri（其中i=1、2、3），则用户设备的空间位置（xp、yp、zp）就可以用3个发射台为球心，以测出的距离为半径，采用距离交会原理计算得出。其数学计算模型表现如下。
而对于2个无限电信号发射台，可以根据用户设备的大概位置采用距离交会原理测出用户设备的平面位置。GPS全球定位系统的基本原理就是将无线电信号发射台转变成太空中的卫星，从而组成一种卫星导航系统，其采用无限电测距交会定点原理就可根据地面上3个或以上用户设备测量出卫星的空间位置，而利用3个或3个以上卫星的已知空间位置，就可以测量出用户设备的空间位置。GPS全球定位系统采用的无限电测距交会定点原理同样适用于航空导航摄影、地形测量及轮船导航定位等领域。
2 GPS测量的技术特点
GPS全球定位系统相比于传统的测量仪器具有以下优势：
2.1 测量站间距离无需通视
在我国路网建设中，测量站间的距离需要通视一直是公路工程测量中的技术难点，而GPS全球定位系统采用的无线电测交会定点原理很灵活的避免测量站间距离需要通视，然而在GPS全球定位系统测量过程中要注意测量站需要空旷，能有效的接收到GPS信号。
2.2 测量精确度高
在公路工程测量中，双频GPS-RTK设备静态基线解算精度为：平面3mm+1ppm；高程5mm+2ppm。GPS全球定位系统会随着测量距离的长度加长，测量距离的精确度更高，据相关资料显示，在测量基线小于50公里的情况下，其固定误差小于10mm，在测量基线为100至500公里的情况下，其固定误差小于8mm。
2.3 测量时间短
与传统测量仪器测量相比，采用GPS全球定位系统布设控制网测量距离的时间通常在30-40min内，而采用GPS全球定位系统快速静态定位法测量的时间更短。
2.4 显示三维坐标
GPS全球定位系统可以在测量出观测站平面位置基础上，精确的测量出观测站距离地面的实际高程，显示出准确的三维坐标。
2.5 简单的操作技能
GPS全球定位系统是自动化测量，而现当代很多的用户接收设备趋于小型化及简单化，测量人员只需将点位对中，测量好天线的高度标准，然后打开电源即可自动化测量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆GPS全球定位系统采用数字化软件系统对测量出数据进行处理分析，从而精确的测量出测量点的三维空间位置。
2.6 全天候测量
GPS全球定位系统可以在任何地点、任何时间以及任何环境中进行测量，不会受到地域、时间及环境的影响，可以进行全天候的测量。
3 GPS在公路工程测绘中的实际应用
公路工程建设特点通常是蜿蜒、细长型建筑，公路工程的建设通常为数百公里，甚至高达数千公里，因此，对公路工程的建设测量点需要贯穿全线，并且要求测量点有效，且精确度高。GPS全球定位系统在公路工程测绘中的实际应用表述如下。
3.1 GPS网的测量技术设计
GPS网测量技术设计是公路工程测量的基础工作，其工作主要根据GPS网测量用途及测量人员对测量的要求而制定的，主要内容包括GPS网测量精度指标的确定和网图的设计。GPS测量精度指标的确定主要是根据测量的用途而确定，测量人员要根据实际需求和现实设备恰当的确定GPS网测量的精确等级。测量人员对GPS网的图形设计十分重要，要注意GPS网设计的有效可靠性；GPS点要能和其它控制点通视以便联测；要求至少有3个GPS点能与地面控制网点重合以便坐标参数的转换；GPS点要尽量与水准点重合或与等级水准线联测以便需要高程测量；GPS点尽量选择在视野开阔、交通便利的地点，避免高压线、微波辐射等干扰。
3.2 选择有效测量点，布置路网
对于有效测量点的选取，路网的布置，测量人员要结合测量相关实际资料，如地形图、高程系统及坐标等，并现在图纸上设计，进而进行实地勘测选点。在选择测量点时，要尽量满足施工测量要求，选择测量点的视野要开阔，有利于GPS接收设备信号的接受和布置，并且测量点要避免强电辐射区，周围无大面积发射面而引起的路径效应，测量点的布置要稳定牢固。测量人员要对路桥、隧道等重点工程项目的两端和不同测量单位设置的接口处等端头区域做好测量点的布置，尽量测量点选择在便于交通及具有两个或以上的通视方向，有利于联合其它测量方式进行测量或扩展测量。
3.3 外业观测
对于公路工程建设的测量，要求测量数据精确度较高，因此，公路工程建设外业观测的通常采用静态观测法。静态观测法的主要步骤为点位对中、安置天线、打开电源接收信号及保存测量数据这四个步骤。
3.4 测量数据的处理分析
测量人员将外业观测所测出的数据经数据线输入计算机中，并利用数据处理软件对测量数据的基线相量、闭合差进行校对，校对完成后进行网平差及坐标转换，以得到公路工程建造线路所需的最终精确的测量结果。
4 结语
GPS测量技术的出现和发展极大的促进地籍测量工作，现已广泛运用于大地测量、工程测量及地形测量等各种领域行业。GPS全球定位系统相比于传统的测量仪器具有测量站间距离无需通视、测量精确度高、测量时间短、显示三维坐标、操作简单以及全天候测量等优势，特别适用于地形复杂、测量困难的公路工程区域，并且数据结果全自动化处理，极大的提高测量工作效率及成果质量，在未来公路工程建造上具有很大的发展前景。
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论文作者:倪长江,王倩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/23
标签：测量论文; 公路工程论文; 距离论文; 设备论文; 发射台论文; 位置论文; 坐标论文; 《基层建设》2019年第4期论文;