何李闯
重庆康发公路工程有限责任公司 重庆市彭水县 409600
摘要：科学技术的进步使人们的生活发生了天翻地覆的变化，依托高新技术，各行各业均获得了飞速发展。全球卫星定位系统(GPS)是一个中距离圆形轨道卫星导航系统，能在地球表面大部分区域实现定位、测速、时间测量等功能。现已在各行各业推广应用，地质工程测量、航空摄影测量等均可见到它的身影。本文主要对GPS在公路工程控制测量中的应用进行分析，结合该技术的工作原理和优势，总结相关工作经验，以供业内同行参考借鉴。
关键词:公路工程; GPS;控制测量
1.引 言
随着我国新时期公路建设事业的飞速发展，工程项目的技术难度增 加，对测量工作也提出了更高的质量及更快的速度要求。GPS 作为先进的导航、定位技术正广泛的应用于工程测量中，并发挥主导作用。GPS具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位功能，而且具有良好抗干扰性和保密性。因此，作为前期工程的控制测量，采用 GPS 作业是特别理想的作业方式。
2.GPS 技术的原理
地面上空12000公里的位置上分布着24颗GPS卫星，这些卫星以每 12小时环绕地球一周的速度运行，如此便能保证无论人们在地面上处于哪一位置，都能在每时每刻观测到至少4颗卫星。根据卫星的精确定位，再通过GPS技术进行观测，由此可以获得卫星和接收机之间的距离，根据三维坐标中有关距离公式和任意3颗卫星，组成三个相关方程式，从而可以计算出观测点的位置（X,Y,Z）。但是在具体的实际情况中，通常接收机与卫星的时钟之间存在误差，即有X、Y、Z、钟差这四个未知数，如此就需要引入另一颗卫星，那么4颗卫星就要用4个方程式来求解，选用误差最小的那个，继而得出观测点的准确位置和高程。
3 GPS技术用于公路测量优势
3.1 智能化
公路测量可促进区域工程建设，按照公路结构布局特点设定网络平台，实现了高速公路结构测量一体化建设。公路交通是现代城市规划主要项目，按照区域交通发展机制进行综合控制，有助于提高测量操作的完整性。在高科技引导下，智能化测量成为行业的先进趋势，从多种科技角度实施自动化改造，利用智能技术辅助实际操作，这些都是提高项目改造流程的可行性方式。智能化体现了高端科技创新要 求，也是带动自主革新的一种必然决策。
3.2 定向化
GPS技术是公路测量的新模式，其在推广阶段面临着体制问题，尤其是专项技术体制缺失，导致公路结构测量失去了技术性。在观测中流动站在流动过程不必保持对卫星的连续观测。一般应用在精度比较高的测量中，如控制网加密，若采用常规测量方法，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，则比静态测量和常规测量起到事半功倍的效果。单点定位只需要5～10min，不及静态测量所需时间的1/5。
3.3系统化
公路测量对现场施工具有指导作用，按照施工流程进行综合改造，有助于提高区域交通发展水平，同时，系统化操作也实现了测量操作的一体化。按照现代化技术应用标准，必须从多个方面进行系统改造，才能更好地完成测量操作任务。例如，GPS技术快速发展下，利用GPS系统构建测量作业平台，实现了建模系统与可视化操作流程，提升了高速公路测量作业效率。
4.GPS 在公路测量中的应用
4.1实时动态定位RTK系统
实时动态定位 RTK 系统主要由基准站和流动站两个站点组成建立。实时动态测量主要依赖无线数据通讯，基准点选取精度较高的首级控制点，并接入一台接收机当作参考站，对观测卫星进行连续观测。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆流动站上的接收机一方面通过无线电传输设备接收从基准站上观测到的数据，另一方面接收卫星信号。最后再依据相对定位的原理，实时计算出流动站观测点的三维坐标、测量精度。对用户而言，这样能够及时掌握待测点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，并且还能提高工作效率。
4.2 GPS静态测量
观测前，通过下载卫星星历文件，编制GPS卫星可见性预报表，选择最佳观测时段。编制切实可行的观测计划，以达到观测站与交通、通讯的最佳配合，从而提高工作效率。定位方法根据接收机的类型来确定采用静态定位或快速静态定位。每个观测时段定位时间根据定位方 法、接收机类型和卫星的接收情况来确定，当卫星有效观测数大于5颗时，对于静态定位每个时段定位时间可确定为45～60min；快速静态定位每个时段定位时间可确定为15～25min。
4.3对控制网的设置和测量
道路的施工要结合现场情况，设置适应的GPS点，一般是按照三角形网进行首级控制网的设计，然后在控制网点的附近埋设基石，基石的 埋设位置一定要适当，不能影响现有或以后的道路交通。同时道路的设计必须符合国家的规定和要求，确保坐标数据与国家的坐标系统相统一，要在国家的控制点和首级控制网的指导下，提高解算的准确性和精度。下一个环节是对数据进行相关的处理和平差计算，减小计算的误差，进而提高精确度和准确性。
4.4.GPS数据传输
在传输数据前应该先查看仪器里关于在每个时段里数据量的记录是否相近，并对那些因为电源开关引起的无效记录进行删除。在确保有效记录后，再检查软件中的各项设置，检查设备中的 GPS类型与天线类型、天线高的量测方式等是否设置一致。在传输数据时要确保各数据文件的时段号点名准确无误。在做好上述工作后，最后对高级设 置中给定高度截止角 PDOP值等进行查看，无误后进行数据传输。
4.5.GPS数据处理
在进行基线向量解算时，根据不同情况设置好是计算部分基线还是计算全部基线。基线向量解算完成后，对各基线的置信参数进行初步检查，以用于下一步评判。如果在检查过程中发现有问题的基线，可以对各点接收到的卫星状况进行查看，查找出原因，找到解决方案，确定对问题基线是重新解算还是重测。
5工程案例分析
某开发区新建公路工程中，测量人员借助GPS动态测量法对公路路线进行测量。该工程环境较为恶劣，且通视条件十分有限。测量结果显示，该公路路线并不符合高等级公路导线要求，并未达到设计规范标 准。针对这一情况，测量人员在施工前期，借助 GPS 动态测量技术，对该公路路段进行勘测，根据勘测结果 对中线进行了修复，专门用于测量多点三维坐标，每次测量时间为5秒。将测得的坐标数据进行标准差计算，并计算边长值。为确保本次公路控制测量结果真实、可靠，测量人员将本次检测结果与既往检测结果进行对比，对比结果显示，GPS动态测量法测得基线共计18条，其中最大边长值误差达1．3 cm。测量结果显示，各项数据均达到设计规范要求的精度，故可在主线修复后进行公路工程的施工。研究结果提示，在公路工程测量中应用GPS动态测量，所得结果精密度高，且极大地缩短了观测时间，提升了工作效率，因此将其应用于高等级公路工程控制测量具有一定的可行性。
结语
公路测量技术应用阶段，要综合各类项目改造体系，保持数字测量方案的先进战略决策。GPS模型将公路数据进行重组，按照数字网络布局进行综合改造，构建了更加高效、安全的网络传输模式。例如，结合光传送网络平台进行数据传输，把人工智能与数字模型相互结合，加快了网络传输的一体化，也增强了可视化模型的应用效率。公路测量中，由多层模型完成数字传输，在GPS平台中相互转换，实现数字网络融通与运行。
参考文献：
[1]李征航，黄劲松.GPS 测量与数据处理[M].武汉大学出版社，2016.
[2]李发珍.公路工程控制测量中GPS的应用分析[J].长春师范大学学报，2017（06）.
[3]叶小鲁.GPS技术在高速公路工程测量的应用[J].交通世界，2017（31）.
论文作者:何李闯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/29
标签：测量论文; 基线论文; 公路论文; 技术论文; 公路工程论文; 数据论文; 接收机论文; 《防护工程》2018年第8期论文;