GPS在道路控制测量中的应用探讨

谢振磊+胡勤涛

摘要：GPS测量技术具有精确度高、效率高、使用方便等特点，在控制测量中应用较广。GPS通过接收机接受信号将数据储存起来，并通过计算机将数据传出、编辑、处理得出结果，GPS实时测量在道路工程中广泛应用。运用GPS测量技术对道路选线、中线测量、纵横断面测量起到重要作用，对同类工程运用GPS控制测量具有一定的借鉴意义。

关键词：GPS；道路测量；RTK

中图分类号：U41 文献标识码：A

概述

全球定位系统（GPS）是人类科学技术高度的产物，其实现了全天候提供高精度连续实施三维导航、定位能力。GPS信号接收系统通过双频接收机实现了对数据的收集，在实际应用中为了把基准站的信息及观测数据实时进行传输到移动站，并与移动站的观测数据进行实时处理，需要配置高质量的无限通讯设备，由于数据信息所占的量大，必须使用传输速度较高的系统，利用数据的实时传输系统，移动站可随时调阅基准站的工作情况和设站信息，由于道路建设具有自身特点，在平面控制测量中可采用导线形式，例如：附合导线、结点导线等导线网形式。因此，为了保证GPS测量精度，其必须具有较强的数据处理系统。

1 GPS在道路测量中的应用

1.1静态GPS测量技术应用

随着我国科学技术的快速发展，GPS测量技术在工程上得到广泛的用途，特别在道路首级控制网的应用中。在路线、GPS点选址确定后，对路线的走向进行详细勘察，查看沿线可用的GPS点，以便进行联测。在GPS点控制网的设计时，应根据具体的道路等级、沿线地形地貌、作业时卫星状况、精度要求等因素等进行综合设计。

在使用GPS控制网作为道路首级控制网时，需采用其他测量方法进行加密。一般沿路线两侧每隔5~10km布设可通视的GPS点。根据测量规范要求，GPS点观测时3个GPS点上假设即可满足观测要求。在选择GPS点、埋石时可按照规范要求进行扩展和联测，架设GPS仪器观测点可同时兼、有效观测卫星总数等应满足规范要求。GPS观测数据处理外业观测结束后可将GPS中的数据输送到计算机中，使用南方CASS进行计算相关参数。

为更加准确的建立控制网，需要使用全站仪进行附和导线的方法进行首级GPS控制网的加密作业，可根据工程实际情况将GPS的分布划分为若干段，每一段可单独进行附和导线测量作业，确保每段附合导线起始于GPS点上，终止于GPS点上。导线点坐标及平差计算可将每段附合导线测量数据传送到计算机中进行角度、距离平差计算得到最后的结果。

1.2RTK技术在道路中的应用

实时动态(RTK)定位技术是GPS测量中的重要环节，其主要以再波相位观测值为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术进行道路相关参数的测量与放样。GPS静态定位、准动态定位等定位模式在道路测量中得到非常广泛的应用，但在应用中由于数据处理滞后，所以不能实时算出定位结果，同时无法对观测数据进行检验，因此对观测数据的准确性无法验证。

通过延长观测时间来保证测量数据的真实性，但降低了GPS测量的工作效率，实时动态定位系统由基准站和流动站组成，可建立无线数据通讯以实现动态测量，其主要根据首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行联系观测，流动站上的结合收集在接受卫星信号时，通过无线电设备传输将数据传送到基准站。

动态定位在道路上的应用可以覆盖公路的各个施工程序中，测量前需在控制点上进行数据观测，实时确定采样点的空间位置，动态定位在我国道路工程上得到十分广泛的应用，对有效的完成地形测绘、中线测量、横断面测量、纵断面测量都有着积极的作用。在测量时应考虑通视条件，测量一般为1~3s，精度控制在10~30mm，RTK技术在实时动态显示上具有十分高的精度要求，在一定程度上摆脱了粗差造成的返工，有利于提高GPS的工作效率，从而在放样时只需停留1~2s的时间。在道路的测量放样中可对道路的平面、纵面、横面进行控制，实现GPS的多方位放样，RTK通过与全站仪的有效连接，可充分发挥RTK的优势。

GPS测量技术主要分为静态定位和动态定位两种，通过将两种定位方式完美结合，可实现高效、高精度的道路平面控制测量作业。在实际生产中，应不断总结经验进一步提高GPS的测量技术及精度。

2 建立完善的道路控制网

根据GPS测量技术规范要求，每隔0.5~1km可设置一个控制点，等级根据工程的实际情况确定。一般来说，高速公路的等级要求较高，通常为一级小三角或建立一级导线，因此，进行高速公路等级控制时必须使首级控制点交在这一等级，而首级控制可控制在四等以上。因此，在资料收集时应把测量区域范围内的国家三、四等控制点的资料搜集齐全。

在控制网等级确定后，首先进行选点，选择便于工作及使用方便的点位，其次，为方便使用，应进行标石埋设并做好现场点之记，再次根据仪器精度和规范要求实测，最后进行平差及精度评定工作，经计算精度满足要求即为测量完成。

3 GPS测量技术在实际中的应用

根据工程的实际控制需要，建立实用的GPS控制网和区域宽度，当需要用其他测量方法时，GPS控制网可将首级控制图跟控制来应用。特别是在道路的勘测极端，GPS控制网可进行基础放线和构造物的施放作业，在一定程度上提高了测设精度及原始数据精度的要求，在施工阶段，可以用GPS控制网进行实地放线，提高道路放样的效率。

3.1中线放样

可使用大比例带状地形图进行定线，但需将道路中心线在地面上放出来，当使用实时GPS测量时，可将中线装点坐标直接输入到GPS接收机的手薄中，系统定出所需放样的点位。

3.2横纵断面测量

道路中线准确放出后，根据中线桩的点坐标，运用计算机成图软件绘制出沿线纵断面和各桩点的横断面，所用数据都必须以测绘时采集的点为基础，一定程度上减少了外业工作量。

3.3施工测量

GPS为测量人员提供了较好的计算成图系统，对道路中点及坡度等参数放样提供了最为简洁的测量方法，大大提高了作业人员的施工效率。

结语

综上所述，GPS是科学技术高速发展的结果，RTK技术改变了道路测量的传统模式，实现了测量立体化，减低了内业人员的劳动强度，减少野外的工作量，GPS高精度的优点在道路工程上测量具有十分重要的现实意义。

参考文献

［1］徐绍铨．GPS测量原理及应用［M］.武汉：武汉大学出版社，2000.

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