摘要：本文主要总结了实时GPS的发展的过程中，对于公路测量工作的一些作用，分析了如何将实时GPS的发展应用在公路测量中，明确了应用的方案和应用的对策。
关键词：GPS；发展；公路测量；运用
前言
针对实时GPS的发展的过程中，应用公路测量的技术方法，我们应该明确测量的具体的手法和测量的一些关键的要求，才能够更好的运用实时GPS的相关技术。
1、实时GPS测量原理及特点
GPS卫星定位是利用测距交会的原理确定点位。假设在地面上有三个无线电信号发射台，其坐标为已知，用户接收机在某一时刻采用无线电测距的方法，分别测得接收机至三个发射台的距离d1,d2,d3。只需以三个发射台为球心，以d1,d2,d3为半径做出三个定位球面，既可交会出用户接收机的空间位置。反之利用3颗以上的卫星已知位置又可交会出地面未知点（用户接收机）的位置。这就是GPS卫星定位的基本原理一空间距离，后方交会。在GPS定位中，GPS卫星是高速运动的卫星，其坐标值随时间在快速变化着。需要实时的由GPS卫星信号测量出测站点至卫星的距离，实时的由卫星的导航电文解算出卫星的坐标值，并进行测站点的定位。依据测距的原理，其定位原理与方法主要有伪距法定位、载波相位测量定位以及差分GPS定位等。
实时GPS测量保留了所有经典GPS功能。如静态测量，快速静态测量等，观测数据亦可采用后处理的方式。静态测量数据后处理的方式，是高精度控制测量中的理想方法。由于后处理定位的实时定位可以同时进行，所以能做到彼此互补，发挥各自特长。用经典的静态相对定位法，解得整周示未知数并达到足够精度，往往需要1个小时甚至更长的时间。在实时GPS测量中，尽管初始化时间和长短受到跟踪观测的卫星数，几何图形强度、多路径效应、电离层干扰等诸多因素影响，但已可在数分钟之内完成。如借助快速动态定位，约需3分钟；如采用动态环境下的初始化，约需1分钟；如在已知点上进行初始化，仅有几秒钟足够。这样，测量中即使遇到障碍物（如穿过桥下或通过隐蔽地带）造成失锁，也可在重新捕获到卫星后数分钟内完成整周未知数初始化，继续进行测量。
2、实时动态GPS测量在公路测量中的应用
全球定位GPS卫星导航系统有着连续性、全球性、实时性的特征，能够为用户提供精确的定位坐标，目前，已经成为常规测量中地位测量的主要方式。在国民经济水平的发展，我国的公路建设事业进行地如火如荼，取得了良好的成就，而公路建设对于勘测设计也提出了更高的要求，为了适应公路建设事业的发展，就需要建立一种集齐勘测、设计、施工与管理于一体的数据链。就现阶段来看，在公路勘测事业中，全站仪等先进仪器已经得到了广泛的应用，但是由于天气等因素的限制，该种测量方式并不理想。而使用GPS静态法建立沿线总体控制策略，就能够很好地解决常规测量法中存在的种种问题，实质上，公路测量技术的潜力主要蕴含于RTK技术。
2.1控制测量
在公路设计路线上作控制测量时,选择合适的数据链方案,RTK技术就可在长边静态测量中大显身手,当边长超过20km时,流动台观测15～30min后,就会发现解开始趋向稳定,如果连续10min内三维坐标分量的最大变动不超过±5ppmD,且最后5min内的互差小于2ppmD,用户可根据精度决定是否继续观测。从技术上杜绝成果返工的可能性。
2.2线路勘测
迄今为止,测量工作始终遵循先控制后加密的测图步骤。而RTK作业,可在地形地物点上以2～5s/点的速度直接获取三维坐标,再由数字化成图软件系统将坐标、高程与有关的点属性编码综合处理,形成数字化地形图而直接用于线路的选线与设计。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这方面我们还有个问题,即少量的特征点位被遮挡后应如何处理,目前的RTKGPS控制器系统软件中设计的COGO(坐标几何)功能可以较好地解决这个问题。利用COGO功能,我们可以用线—线交点,线—距正交等方法间接算出所求点的坐标。
2.3中线测量与施工放样
利用RTKGPS的功能,我们可以实现:
(1)在不同方向的两条路线上各测两点,求解其交点的坐标并立即放样到实地。
(2)由某路线实测的两交点坐标,立即算出其间距即路线设计里程。
(3)由实测或设计两点所定义的直线及圆心坐标与半径,立即算出ZY点(直圆点)坐标并放样到实地。
(4)由起点里程与方位角所定义的直线,按里程立即算出百米桩,加桩的坐标并放样到实地。
(5)由实地三点确定一个圆的半径与圆心坐标,并立即放样到实地。
(6)由已知圆的两个端点及圆心或半径,将其n等分并放样到实地。
(7)利用道路测设专用程序,使设计—测设—施工一体化,首先由任何道路设计软件计算出道路工程项目中关键的几何点坐标,并定义它们的平面和高程基准值。这些信息(如果需要甚至包括设计模型)均可存于专用记忆卡上。在野外,根据设计基准给出的测站与偏差值完成有关桩位的测设与标定。在整个作业过程中,软件进行点位坐标的计算,并引导放样作业的全过程。例如Leica公司的350RTKGPS系统的线路测设程序包括:二维与三维放样;垂向偏置;根据测站与偏置距离法放样;缓和曲线放样;车载道路平整度检验;桩位存储等功能,并能与全站仪进行自由数据交换,这是今后RTKGPS的发展方向之一。
2.4机械化施工作业指挥系统
目前,随着微电子技术的进步,RTKGPS接收机的性能正在不断发展,集成化RTKGPS接收机已经问世,例如Leica公司推出的MC1000GPS接收机,它能实时地提供每秒10次厘米级GPS定位成果输出,而点位成果的时间延迟不超过0.03s。当它充当参考站时,能够为不同用户提供多路多项信息输出服务。因而不同的设备流动站用户可各取所需。当它用来充当流动站时,利用内装式软件控制系统,无需人工干预自动进行整周未知数的动态初始化解算,搜索时间小于1min。可以设想,在大型筑路施工机械上安装这种定位系统后,我们仅需输入道路的设计资料,RTKGPS会引导机械去相应的部位进行施工,这中间的一切辅助测量工作全部可省略。作业精度完全由RTKGPS控制、记录并呈现在施工监理面前。当这一天到来时,全自动化道路施工的大门就向我们打开了。
(1)分析研究表明,RTK技术与各种GPS作业模式的结合,能进一步提高劳动生产率和成果的可靠性,它使得GPS定位技术扩大了应用领域。
(2)RTKGPS在公路勘测,设计与施工放样中有着广泛的应用前景,是值得重视与开发的技术。
(3)集成化后的RTKGPS在道路机械化施工过程中,可有效地提高施工速度与质量,使全自动化施工成为可能。
(4)数据通讯是RTKGPS作业中的薄弱环节,如何选择调制解调器的配置方案是使用者首先应考虑的问题。
3、结束语
综上所述，在实时GPS的发展的过程中，可以更好的应用在公路测量中，本文总结了如何将实时GPS应用在公路测量中，提出了一些应用的方案和具体的方案。
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论文作者:沙建军
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/16
标签：测量论文; 坐标论文; 实时论文; 公路论文; 作业论文; 接收机论文; 技术论文; 《防护工程》2017年第35期论文;