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摘要：本文主要从GPS技术发展现状、GPS在测量中的优势、高速公路测量中GPS技术的应用、GPS在高速公路中其他方面中的应用、GPS技术在公路测量中的应用前景这几个方面介绍了题目，本文旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：现状；优势；应用；前景
一、GPS技术发展现状
GPS卫星导航系统具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测量定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测量定位是主要的应用方式。相对测量定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差分，在接收机和卫星观测历元之间求二次差分，通过两次差分计算解算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而
RTK测量以其快速实时，厘米级精度等特点广泛应用于数据采集（如碎部测量）与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测量定位应用的主流。
二、GPS在测量中的优势
2.1观测时间较短
对高速公路的测量不能够长时间进行，因此测量需快速。在使用GPS方式设置控制网的时候，每个站点的观测时间只需要半小时。如果测量采用的是静态定位，在20千米以内的基线中仅需不到5分钟就能够将目标坐标求出。
2.2精确定位
一般而言，红外仪的测量精度为5mm+5ppm左右，而GPS的测量精度已经能够达到红外仪水平。但GPS的优越性主要体现在远距离测量方面，距离越远，精度越高。例如，在基线小于50km时，精度在12*10-6左右，但当基线在100m-500m之间时，精度能够达到10-6-10-7。
2.3全天候作业
GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。
1.4提供三维坐标
GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。
2.5操作简便
GPS测量的自动化程度很高在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
2.6自动化
随着GPS技术的不断发展，现如今这种技术已经让数据信号接收机越来越小，设备不断改进、优化，已经能够方便测量人员携带。在实际测量过程中，测量人员只需要将天线对中并且整平，测量仪器高度并打开电源，就可以开始测量了。测量前需检查仪器的工作状态是否正常。仪器观测能够实现自动化，只需要采用相关软件就能够达到对数据的处理效果，自动计算出三维坐标。
三、高速公路测量中GPS技术的应用
3.1设计控制网
控制网的设计首先需要严格选取坐标系，将“WGS-84”大地坐标系统向平面坐标系转换的过程中，需确保测量区域中投影长度不超过每千米2.5厘米的变形值。坐标系统的选择可根据以下两项标准来判定：
（1）投影长度＞每千米2.5厘米：这种情况下必须使用抵偿坐标系，以免测量出现误差。当需要测量的高速公路长度超过一个投影带的有效范围时，应设置多个投影带，在每两个投影带范围交叠的地方设置能够相互通视的GPS测量点。
（2）投影长度≤每千米2.5厘米：这种情况应选用平面直角坐标系，高斯正形为3度。在条件适用情况下，也可采用抵偿坐标系。
3.2导线控制
在研究的高速公路中，从公路起始处开始，每隔600米左右设立一级导线点一个，全线一共设置了212个导线点。测量仪器选用的是南方9600型以及LeicaSR530这两种设备，采用静态测量方法，在10分钟内每隔15秒采集一次数据。
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3.4摄影测量
摄影测量一般采用飞行器为载体，间隔相同时间进行数据采集。摄影需要按照一定比例进行，比例尺根据地形图确定。例如，在一副1比2000的地形图中，摄影比例应该设定在1比10000；本次研究的高速公路测量中，在平差处理之后能够将测量精度达到100毫米左右，最弱边相对中误差在1/53768，高程数据是根据GPS计算中的拟合法解得出，符合计算要求。
3.2具体测量应用——以某高速为例在一条全长约146千米的高速公路中，设计有5座隧道与23座桥梁，其中有3条隧道属于特长隧道。在使用GPS技术展开测量时，需要从高速路段开始的地方起，每5千米至8千米设置一对观测点，两个观测点之间需要相互通视，间距在600米左右即可。由于这条高速公路中存在特长隧道，在对长度在1500米以上的隧道进行测量时，应在隧道中间位置以及两端分别布置测量点，若桥梁长度在200米以上时，也应以这种形式布设，保障放样需求的合理化。在本次研究中，全线一共埋设了63个GPS二级测量点与4个三级测量点。实际测量中，将桥梁与隧道中铺设的二级测量点作为首级平面控制网。在本次研究中，对这一高速公路的测定共投入了17名研究员，其中8名为专业人员，另外9名为辅助研究员。设备方面，共使用了8台GPS接收机（LeicaSR530），测量平面精度控制在3毫米±0.5ppm。观测时间在一小时左右，并且每15秒进行一次数据采样。整个测量工作仅用时7个工作日。
四、GPS在高速公路中其他方面中的应用
3.1GPS在公路营运方面的应用
发生车祸，车辆被打劫，客车在高速公路上发生抛锚等等成为了我们必需要思考的事情，对这些运营车辆和高速公路上其他的车进行监管和控制，也成了急需解决的问题。而随着GPS的应用和普及，这样的问题也就迎刃而解。
3.2GPS在高速公路养护中的应用
GPS在公路养护上的应用主要是建立高速公路定位系统、建立公路数据库。而在其中定位系统有很重要的作用。定位系统主要是对路面的路况进行辅助巡查，对构造物和路面的设施设备进行定期的辅助检查和对路面进行养护维修。
养护人员对路面进行定期的检查，少不了GPS的指导，还有如果在路面的某个位置出现了紧急的险情，也需要GPS定位的指引，迅速找出险情并加以排除。正因为有了GPS，养护管理人员可以对公路构造物和险情进行准确定位，完善路况，辅助进行测量，大大提高了管理养护工作的效率和质量。
五、GPS技术在公路测量中的应用前景
随着我国国民经济的快速增长和西部大开发的实施，全国的高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已完全实现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。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，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。
六、CPS在工程放样中的运用
放样主要是把图上设计的高程和坐标在实地标定出来，其功能是测量坐标的一个反过程。往常我们主要是采用全站仪放样，一般至少需要两个人合作，并且要求放样点和测站点要通视才行，如果不通视，还要进行转站。若附近无控制点，则要先引点。现在采用RTK技术进行放样，只要把放样点的坐标输入到手簿中，测量员背着GPS接收机，根据其显示提示测量员走至放样点上，放样像走路一样轻松完成，当然，其精度也较高，名放样点的误差影响也是独立的。我们将全站仪放样与GPSRTK 技术放样进行了比较，还将一个小工程先用RTK进行放样，再用全站仪对RTK 放样出来的点位进行测量，将全站仪测量出来的坐标与原放样坐标进行了对比。综合上诉可以得出结论：RTK 放样的工作效率较高、精度可靠。
目前，GPS- RTK 技术的强大功能和潜力仍然尚未充分挖掘，与GIS集成、实时控制、综合自动化作业是未来的发展方向，随着科技的不断进步，精度更高、初始化速度更快、抗干扰能力更强、环境限制性更小的RTK 系统将会很快出现。
结束语：
采用GPS技术进行高速公路的测量能够有效降低测量人员工作强度，提高测量效率。GPS技术的高效、高精度以及快速特点让高速公路相关数据测量更为准确，尤其是对公路中桥梁、隧道的测量方面，能够实现中桩测量、实施放样以及点位测量。加上RTK技术的支持，相信GPS技术在高速公路测量领域应用前景广阔。相关研究人员还应加大研究力度，提升测量精度、缩短测量时间，让GPS技术更优发展。
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论文作者:李胤赵
论文发表刊物:《基础建设》2015年26期
论文发表时间:2016/3/17
标签：测量论文; 高速公路论文; 技术论文; 精度论文; 公路论文; 坐标论文; 作业论文; 《基础建设》2015年26期论文;