GPS在公路工程测量中的应用

李光宇

引言

GPS测量技术是一种以GPS技术为依托的工程测量手段，具备高度自动化、高精度的特点，越来越受到测量工作者的关注。工程测量涵盖工程建设中的设计阶段、施工阶段与管理阶段，在工程建设过程中有着不可替代的地位，此外，其对于测量手段的要求较高，必须要具备很高的精度，因此，探讨工程测量中GPS测量技术并研究其实际应用具有重要的现实意义。

1 GPS技术的基本概述

1.1 发展以及系统组成

GPS技术出现在20世纪60年代，那时的GPS主要用于定位和导航。相关试验证明，地球上的任何地点，只要能够接收到卫星信号，就可以用GPS技术进行定位。不管是三维坐标还是两点间的三维坐标差，都可以准确地测定，这也是近年来GPS技术被广泛应用到各个领域的重要原因。

1.2 GPS技术的特点

GPS技术的特点主要表现在以下几个方面：①可以不受时间和地点的限制。这是因为布置在近地面的GPS卫星能覆盖到地球上的任何一个地方。正常情况下，在任意公路时间内，在地球上的任意地点都能同时观察到4颗以上的侦查卫星，因而在进行定位和授时服务时可以打破时间和地点的限制。②不受天气情况的限制。以工程测量为例，传统的人工测量方法很容易受到天气等环境因素的影响，无法保证测量数据的准确度和户外作业人员的安全。而GPS技术很好地避免了这些问题，即使在恶劣的天气中，也能按时完成测量任务，并保证测量精度。③用GPS技术进行公路工程测量，耗费的时间较短，操作也非常简便。当前的公路工程测量，只需要十几分钟甚至几分钟的时间就可以得到需要的大量数据。在互联网技术的推动下，GPS接收端的操作越来越简化，在智能化操作平台的应用下，某些设备已经实现了“傻瓜操作”，测绘人员只需要做好设备安放、回收以及养护工作，处理部分数据，其他大部分工作都能实现智能化。

2 GPS技术在公路工程测量时的应用

2.1 利用GPS换算平面点位的关系

一般我们如果受到通视条件限制那么就是因为全站仪测量，但是有时会因为一些人为因素产生计算错误。使用坐标转换系统GPS就能够直接确定点位坐标。GPS在测量施工时的参考标准为：不管是以一个国家坐标系统还是以一个地方独立坐标系统，GPS测量只要将坐标系统的换算参数计算好就可以，而且只需要计算一次就可以为在整个的工期中进行服务。因此我们可以知道，GPS平面点位的关系换算与全站仪相比较工作效率更高，一来可以节省时间，二来对操作人员的要求也不是很高，这就节省了大量人力投资的成本。

2.2 GPS中导线的测量

在施工过程中进行放样工作时，如果想要用全站仪测量那么就需要好的通视效果，要在施工过程中要提供GPS控制点之间的布设导线，然后再把提供的布设导线进行导线测量和平差以后再进行放样工作。但是使用GPS测量只要提供一次控制点，就能根据这次提供的控制点在WGS84左边系统进行转换参数得求解，而且也不需要花费时间来布设导线，但是得到的精准度却是相同的。在一般的导线测量工作中，使用GPS可以节省布设导线的时间，这样就很大程度的节约了成本。

2.3 桥位放样和断面的测量

在公路测量工程中，最关键的是精准运用GPS测量的桥段。因为我们知道，一般GPS在累计测量功能的精准度这方面是很高的，而且这个功能能够极大地满足道公路梁施工时所要求的精准度。但是如果使用全站仪，那么测量会受到上下角度的度数限制，这样对比下来可以知道GPS的放样点位操作其实是更加简单方便的。那么我们在公路施工的时候，断面测量也十分重要。如果将全站仪测量技术使用到测量施工中的话，在每一次测量结束后就需要再搬一次站点，然后重新再定一次后视，而GPS可以节省这些时间、人力。

2.4 高程控制测量

GPS的分布范围是非常广泛的，而且可以使用GPS全方位的对一个地形进行测量，而且它还可以在数据方面对这个地形的写偏差做出调整，也就是根据地形改正的外部符合精度为±7mm，曲面拟合法误差为±8mm，所有的数值都必须在规定的范围之内。如果将GPS水准发高程与四等水准相比较，最大的误差为-36mm，中误差为±9mm，误差值为-2mm，而这些数值GPS都达到了施工的精准度要求，因此是可以在施工过程中使用的。

3 GPS在公路工程测量中的应用的发展趋势

3.1 静态GPS定位的应用趋势

未来公路工程的线路勘测中，静态GPS定位技术会逐渐取代传统的线路勘测方式。应用静态GPS定位技术后，无论首级控制还是一二级控制，其最终效果都能得到显著的提高。随着相关技术的不断完善，静态GPS定位技术会更好地服务于公路工程的测量工作。在实际测量工作中，GPS技术具有测量速度快，精度高等优势，能更好地指导施工，从而提高工程的施工质量。另外，静态GPS定位技术可以有效地提高平面测量精度，从而保证数据的精确度。因此，应充分发挥GPS和全站仪定位系统的特点，建立精度均匀的综合控制网，也是进一步推动GPS在工程测量中的应用的难点。

3.2 动态GPS定位的应用趋势

虽然动态GPS定位尚未应用到公路工程的线路勘测过程中，但这部分内容是未来测量技术的主要研究方向。动态GPS定位技术将为线路勘测带来巨大的变革。具体来说，动态GPS技术在公路工程测量中的应用前景主要体现在以下两个方面：①可以用GPS技术辅助航测成图并在此基础上建立工程的三维模型，航测成图需要对4～6个控制点的平面位置以及高程信息进行准确的测算，对做好公路工程的高程控制测试和放样测试有重要的意义。另外，采用动态GPS技术进行航测成图能准确测定摄影空间内的三维坐标，可以使在此基础上建立起的工程模型更加准确。相关试验已经证明，只需要在地面设置少量的控制点，就能够实现“像片控制”，极大地提高了工作效率。②实时载波相位测量技术与常规全站仪的结合。实时载波相位测量技术又被称为RTK，该技术已经达到了厘米级的测量精度，加之其具备实时数据传输功能，有效地保证了测量数据的精确度，减少了数据误差。野外观测中的数据采集以及中线测试等工作都可以用到这方面的技术，如果能将其与GPS技术结合起来，则可以在现有的基础上加快测量速度，提高测量精度。

4 结语

综上所述，本文对工程测量中GPS测量技术的实际应用进行了深入探讨，由于GPS技术具备较大的优势，因此，目前在工程测量过程中的应用是十分广泛的，GPS能够实现快速定位与实时定位、全天候观测，并且定位精度较高、操作起来十分简便，在众多领域都有着重要作用。

[1]黎飞明，刘莎.GPS控制测量在新疆莎车县新农村建设中的应用[J].价值工程，2012（21）.