GPS在公路工程测量中的应用

顾海啸 黄帅

【摘要】如今，GPS已经广泛普及在人们的日常生活中，GPS是全球定位系统，简单的说是对位置进行具体的确定和定位，GPS系统可以向全球任何用户全天连续的提供高精度的三维坐标，甚至可以准确的确定其三维坐标，以及一些时间位置信息，能够准确的记录并且数据上传。对于GPS在公路上的应用，近年来已经得到了广泛的推广，另外由于GPS的组成原理和一些应用途径略有不同，所以要根据不同的路面信息进行使用。

【关键词】GPS；公路测量；数据上传；分析与应用

GPS是现在社会的一种产物，它的出现可以适应时代需求的结果，在GPS出现之前，为了获取一些必要的位置信息，通常会通过遥感信息进行智能化识别，但是对于一些特别精确的数据不能准确的进行辨别。而如今，时代发展的相当速度，所以GPS定位系统也随之而来，它可以准确利用三维影像进行具体公路路线方向感的分析设计，还能够从整个系统中直观的进行工程规模的预估，路线平纵参数设计，甚至是工程预估等有价值的技术应用，可以大大提高公路设计的工作效率，另外其准确度可以高质量的完成工程项目。

1 GPS定位系统的概念和应用原理

1.1 GPS定位系统的具体概念

根据现如今的GPS定位系统的组成类别非常广泛，现如今主要是两种GPS定位系统，分别是空间卫星群和地面监控系统。当然，顾名思义，空间卫星群，是在一个比较空间立体的单位去定位，一般采用卫星监控的方法，确定GPS系统卫星的轨道和位置，交角甚至要准确记录卫星的轨道运行周期。保证在任何时间任何地点地平线以上可以接收到4到11颗GPS卫星发送出的信号。而第二个组成单位是地面监控系统，如果说空间卫星群是一种空间的应用，则地面监控系统也是一种扁平化的管理模式，在地面上设立一些監控站，在地面监控点和卫星上的定位系统相连接，分别将数据进行传输和被传输，然后记录，并且根据地面监测进行卫星具体位置的改变。而这两种方式也可以相辅相成，另外能够将空间卫星记录的数据和地面

监测的空间数据放在一起，第一起到了参考的作用，第二还能够起到检查数据的误差的作用，先通过计算出空间和地面监测数据的比例关系，然后利用数据关系减少数据的误差。

1.2 GPS定位系统的工作原理

其实整个GPS系统还是主要根据卫星进行监控。在地面观测点先测定卫星的具体位置，另外，24颗卫星在高空上的旋转角度位置甚至是速度也都有不同，所以，在地面上，同一时间中，观察四个卫星同时存在的位置，之后利用GPS具体监控系统三维坐标记录每个卫星的具体位置。四颗卫星同时测定其一是为了能够增加卫星位置的准确性。而，第二个优点是为了根据其中三个卫星分别确定为三维坐标中的三个坐标，为X，Y，Z，这是就可以根据关系确定三个坐标方程，但是未知数太多，没有办法确定方位，第四个卫星为了再列一个方程进行未知数确认，同时得到三维坐标，得到寻找目标的具体位置。

2 GPS定位系统在公路建设的具体应用

如今公路路面设计已经和GPS定位系统已经有了很好的应用，而且可以对公路建设有很好的应用分析。首先，可以知道，GPS在有两个比较主要的功能，分别是动态和静态上的功能应用。静态就是主要在地面监控地方有一个控制，可以通过卫星的信息接受，然后确定地面的某点的三维坐标。而动态则需要主要应用在一个空间卫星系统中，确定已知的三维坐标，保证符合实际情况。然后确定具体的方位信息。现在，可以通过一定的科技手段，将GPS定位系统应用在道路勘测和公路建设，举例分析。可以在设计一定公路的道路结构的时候运用GPS定位系统，比如说如果一个城市的道路结构比较复杂，就要多利用GPS确定方位，找到适合公路建设的地方，然后利用具体方位信息进行公路勘测。这其中有两种比较有效果的方法，分别是大地测量法和GPS静态测量法。大地测量法主要利用的是几种仪器，分别是经纬测量仪，全站仪，测距仪，另外针对道路，高速连接线采用测边网，高程采用测距三角高程。并且要严格按照观测技术要求进行施测。其次，对于整理的数据处理也要有严格的规定，首先要确定卫星所在的具体方位，找到确定的方位后确定距离，然后记录，之后，按照一些测量公式，再根据一些测量中必须的数据输出三维坐标中的未知数，分别带入方程，求出其他未知量。第二种方法是GPS静态测量法。对于地面的总监控系统有很大的要求，要根据具体的数据制定的观测方案，将接收机安置在固定的位置测定卫星发送的信号或者是数据。另外还要进行环路监测，确定每一个方位的道路都符合安全结构。如果监测对象是动态的，还要具体根据方位等测定其速度，加速度，位移等有效的数据结果。这两种方法还有具体的一些区别，其实可以说是测量过程中都有一定的误差，举个例子，在一个国家森林公园中，因为森林中有很多的树木，密灌等，所以要想通视的进行道路结构建设，是十分困难的，所以这种情况要对附和导线严格的要求，尤其是一级导线的要求。另外，对于GPS的应用，还有一些应用实例，比如说在地图上根据比例尺进行道路设计，需要将公路标线在地面上标定出来，得到标准物的具体坐标，然后找到方位进行测定数据三维坐标，采用GPS测量，需要将中桩点坐标或坐标文件求扑倒GPS电子手册中，这样自带的GPS定位系统就会自动确定监测对象的方位信息。道路工程是一个很普通但是需要注意很多细节的地方，道路工程一般都是具有带状特点，要先进行基础控制，根据初步方案确定出一定的线路，采用全站仪等设备施测带状地形图和纵横断面图。利用不同的设施，进行具体方式的分析。

3 结语

如今道路工程的应用模式已经非常广泛，GPS的应用可以极大的降低劳动作业的强度，而且可以提高道路施工的工作效率。一般常规测量效率非常缓慢，而且没有精准测量数据的能力，所以，对于一些地形不好的道路勘测就应该采用这种GPS精确定位系统，准确度测量数据，才可以改善工程质量，同时也将GPS定位系统更广泛的应用，而且还会进行更深入的改进。

参考文献：

[1]徐绍全，张华海，GPS测量原理及应用[M]，武汉大学出版社，2006

[2]畅福善，GPS在公路测量中的应用[J]，微计算机信息，2008，24-7：234-235