西南交通大学希望学院 成都 610400
摘要：GPS提供的三维坐标包含了观测点的精确的平面坐标和大地高，而我国规定将正常高作为统一的高程系统。因此，如何利用GPS测得的大地高简单有效的获取我们所需要的正常高，实现GPS真正意义上的三维坐标定位成为人们关注和研究的重点。在公路工程这种带状地形中采用此方法拟合似大地水准面时，由于纵向跨度大，地形变化复杂而使高程异常变化也复杂，从而使削高补低的误差增大。而三次样条曲线拟合和移动曲面拟合就比较适合于带状地形的高程异常拟合，尤其纵向跨度较长时，可以有效解决整体拟合精度低，分段拟合分段点不连续的问题。本文结合工程实例数据对两种方法作了分析比较，通过拟合结果得知当纵横向跨度较小，地形变化平缓时，两种拟合方法都可以达到三等水准的精度，而当测区较大，地形变化复杂时，三次样条拟合法将不再适用，而移动曲面拟合法则可以达到等外水准的要求，满足不同等级公路工程需要
关键词：GPS技术；高程拟合，公路工程
1引言
GPS技术在公路勘测设计中的应用主要体现在采用静态作业模式建立沿线GPS控制网、沿线桥梁工程和隧道工程控制网；采用实时动态作业模式加密控制点、数字地形图测绘和纵横断面测量等。将GPS技术用于现代公路勘测中可以充分发挥其技术优势，从而全面提高公路测设质量。
虽然GPS技术在公路测设中有巨大的优越性，但也有一些问题仍然需要进一步深入研究，如大跨度带状GPS网平差基准的兼容性问题，GPS高程拟合的问题等。这些都关系到控制网的精确性、可靠性和实用性，也可以说是关系到整个公路建设的质量问题，因而对其研究具有重要的现实意义。
随着交通事业的发展，公路建设工程的日益增多且等级在不断的提高，在高等级公路中，由于路线长、构造物多而复杂，并且对测量、施工要求质量高，加上时间紧，任务重，因此，尽管在工程测量中采用了电子全站仪等先进的测量工具，但是受传统测量方法上的局限，作业效率仍然不高，不能满足需要。为此，迫切需要有精度高、速度快、费用低、不受地形通视条件限制的测量方法。GPs系统正是在这些方面具有的无法比拟的优势，而在现代公路建设中得到了广泛的应用。
2 线路控制测量中的应用
测量工作中，为了限制误差的累积与传播，满足测图以及施工的精度要求，使分区所测的图能拼接成整体，或使整体工程能分区进行施工放样，就必须遵循测量工作的基本原则，即是“从整体到局部，先控制后碎部”的原则控制测量是指在测区内选取若干个具有控制作用的点，组成一定的几何图形，形成测区的基本骨架，用相对精确的测量手段和计算方法，在统一坐标系统中，确定这些点的平面坐标和高程，然后再以此为基础来测定一定范围内其他地面点的点位或者进行施工放样，或者进行其他测量工作。
线路工程测量控制网有其自身的特点，由于线路工程测量控制网大多数是沿线路的延伸方向布设，网的长度可能有数十公里，甚至上百公里，而网的宽度可能只有几公里，甚至不足几公里，因此，控制网总是呈狭长的带状分布。采用常规测量方法布设这类狭长带状控制网时，由于其图形结构比较差，因此很难控制误差的累积。尤其是方向误差往往很大，引起横向误差不能满足精度要求。在联测国家控制点时，常规测量方法常因受到通视和距离的限制，不得不增加一些中间过渡点，增加了不少工作量的同时还会影响控制网的总体精度。GPS控制网的精度只是与空中GPS卫星分布有关，与网的图形结构无关，因此完全适应带状控制网的布设要求。而且在联测国家控制网方面，GPS不受通视与距离的限制，与常规测量相比具有非常明显的优势。
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3 GPS技术在线路定测中的应用
GPS技术在线路定测中的应用以GPS RTK技术为主要技术手段，因为GPS RTK技术能以厘米级的精度进行实时动态三维定位。并且具有速度快、节省人力和经费等诸多优点。
工程质量控制分析方法首先从数据入手。数据包括调查、统计、分析及数据处理。有了数据的依据，更能便捷、直观发现质量控制问题所在，通过分析数据，分析各因素的影响。数据分析是质量管理的依据，也是基础，是项目质量控制的一个基础环节。通过数据分析，研究现状和其质量误差的内在发展规律，判断工程建设的质量问题所在，为质量控制提供质量信息依据。因此，数据分析是质量控制一种行之有效工具，有序可循，能反映出质量问题，提供决策的依据。
运用GPS RTK技术进行线路定测的方法非常简单，首先，将内业设计计算的各待定点的坐标，如中桩以及曲线主点、桥位等的加桩，将这些待定点的坐标数据以及沿线控制点数据传送到RTK设备专用手簿中。利用这些数据，可以实时在现场进行定线测量。目前许多GPS生产厂家所生产的RTK设备，除了具有坐标放样功能外，一般还具有直线放样，圆曲线放样等功能，因此如果知道了曲线设计参数也能开展现场定线工作。在现场定线工作中，GPS RTK的基准站需要架设在路线控制点上，并且设置为基准站模式，同时控制点坐标和高程输入基准站仪器中。完成基准站仪器设置后，在基准站仪器正常工作的情况下，基准站电台即发射RTK信号。然后按操作手册的说明设置流动站。流动站接收机设置完成后，基准站与流动站就可以建立实时通信数据链，流动站就可以以厘米级的精度进行数据采集和放样工作。一般情况下，由于工程中采用的坐标系统和GPS测量坐标系统不一样，因此，在应用GPS RTK流动站进行测量之前，还需要联测不少于两个己知控制点，用于计算坐标转换参数，以便进行坐标系统的转换。
应用GPS RTK技术进行线路定测的工作相对来说是比较轻松的，流动站作业人员只需要在放样模式中调出放样点坐标，手簿中的软件就会自动引导你到达放样点。
4 GPS技术在地形测量中的应用
地形图是线路设计中的重要资料之一，传统大比例尺地形图的测绘是应用全站仪进行的，尽管全站仪己经达到了很高的自动化程度，但是在复杂地形条件下，其工作效率仍然很低，劳动强度仍然很高，特别是在地表植被茂盛地区，全站仪由于通视问题，其工作起来的效率更低。而GPS RTK技术由于不要求任何两点间的通视，因此被广泛应用于地形数据采集，可以收到速度快，精度高，成本低的理想效果，尤其在线路工程中的小面积地形测图中，如公路、铁路站场等，其优势更是全站仪等传统测量方法所不能比的。
应用GPS RTK技术采集地形数据时，一般需要与自动化测图软件相配合，目前有许多自动化测图软件都己经开通了GPS数据接口，GPS测量数据可以直接导入成图软件，经编辑后生成所需要的地形图。
5结束语
本文介绍了GPS系统的测量原理和GPS技术在公路工程中的应用两部分内容。GPS作为一种先进的测量手段经过一段时期的快速发展己经相当成熟，其静态相对定位可以达到极高的精度，完全可以满足各种工程控制网对精度的要求；而以RTK为代表的动态差分技术己经获得了工程测量界的认可，并且广泛应用于地形测绘、施工放样等工程领域内。道路工程是GPS技术应用的一个重要领域，道路工程可能需要跨越复杂的地形地貌建立带状控制网、进行某一区域大比例尺地形图测量；而在特殊复杂地区建立高精度控制网，这些工作运用传统的测量手段不仅工作量大、效率低，而且精度难以保证，GPS技术完全可以克服这些弱点，进行低费用，高效率的工作，并且能够保证精度。因此，GPS技术能够在道路与桥梁中广泛被应用是必然的，未来有一天取代传统测量手段也是必然的。
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论文作者:程扬,何苏萍
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第7期
论文发表时间:2018/10/25
标签：测量论文; 坐标论文; 高程论文; 地形论文; 技术论文; 精度论文; 工程论文; 《建筑细部》2018年第7期论文;