GPS技術在公路測量中的綜合應用

張立

摘要：GPS技術最初是為實現海陸空提供精確導航以及情報搜集而設定的，即用于軍事方面。隨著研究投入的不斷加大，目前這種技術形成了完整的系統，在地球外部覆蓋了24顆衛星，實現了在各領域的有效應用。高速公路的測量目的在于了解公路相關信息，查看其設計、使用是否符合要求。

關鍵詞：GPS技術；公路測量；綜合應用

中圖分類號： X734 文獻標識碼： A

引言：

GPS技術已經能夠達到實時動態測量效果?；谶@一背景，簡要闡述GPS技術的應用原理，分析這種技術在測量高速公路相關信息的應用，并以某項高速公路工程為例簡單描述其應用要點，旨在優化GPS應用，提高測量有效性。

一、GPS技術的特點及發展現狀

GPS系統具有很多優越的特點，包括高精度、高效率、全天候、多功能、操作便捷等。它的定位精度比較高，與紅外儀的測量精度相當，并且在距離增長的情況下，GPS測量就更具有優越性；GPS的觀測時間較短，一般在20 km以內，觀測時間只需5 min；并且可同時精確測定測站點的三維坐標；GPS測量可以在一天里的任何時間、地點進行，且不受天氣情況的影響。GPS的特點使其具有極其廣闊的應用前景，在大地測量、工程測量、航空攝影測量和海洋測繪方面都得到廣泛的應用，如用于工程測量，主要是采用的GPS靜態相對定位技術，布設精密工程控制網，用于高層建筑變形監測、隧道貫通測量等精密工程，測繪各種比例尺地形圖和施工放樣等。

二、GPS技術特點

1、全天候，不受氣候影響

GPS技術具有不受惡劣氣候影響的特點，在實際測量工程中使用，能夠很好的解決過去存在的受雨霧天氣影響無法測量的問題。這種不受氣候影響的系統直接解決了突發氣候變化對測量工作的影響難題，提高了測量效率和質量。

2、連續性，即實時性

GPS系統能夠時刻進行測量工作，對于任何時刻的測量需求均能夠快速的滿足。由于隨著時代建設步伐的不斷加快，提高辦事速度和效率已經逐漸成為一種共識。

3、速度快，效率高

GPS技術相對于傳統測量技術而言具有諸多優點，而速度快，效率高以及精確高就是其中重要的兩點。而GPS技術由于本身具有的諸多優點，使其能夠在各種導航和測量定位領域中獨占鰲頭。且由于該基礎具有的極高的自動化程度和高精確性的定位特性，使其在公路工程測量中得以廣泛運用。

4、投資少，限制因素少

傳統測量技術在測量過程中需要借助多種控制點，且必須要有良好的通視條件和有足夠的人力物力投入。而GPS技術不受通視條件的影響，操作也比較簡單和快捷，無需投入大量的人力物力，成本投資比較少。

三、GPS技術應用到公路測量中的準備工作

在公路測量中應用GPS技術，首先要做好前期的準備工作，以保證GPS公路測量的順利實施。如對公路工程相關資料的收集、整理工作，資料越詳細、越全面越好，不僅要有國家的有關的法規文件，還要有施工設計圖紙及測設成果等資料。然后，對公路測量工作的計劃進行擬定，工作人員要對公路工程的設計方案進行深入分析、討論。最后選擇適合的作業方案開展GPS測量工作。在現階段的公路測量中主要采用GPS靜態測量方法，同時動態測量技術配合使用。

在公路建設中對于一些高等級的公路選線，大多是在大比例的地形圖上進行，而采用傳統的方法繪制大比例地形圖，需要花費很多時間和精力，無形的加大了工作量。但是GPS技術的應用可以在測量工作中選擇動態測量法，有效的克服這一問題，GPS動態測量只需要獲取各個碎部點的坐標以及將其屬性信息輸入即可，這種方法速度快，操作便捷，具有很高的實用性。

關于道路的橫、縱斷放樣工作。在橫斷放樣時，首先要明確橫斷面的形式，然后在電子手薄中輸入設計的數據，系統會生成一個施工測設放樣點文件，進行存儲，便于在現場放樣測設。同樣，在縱斷放樣時，也是采用和橫斷放樣同樣的做法，將放樣數據存入到電子手薄中，生成文件，便于現場放樣測設，這樣做在一定程度上減少了外業工作。

關于道路中線放樣。在大比例地形圖上定線后，需要把公路中線標定出來。而采用GPS測量技術，便可以減少工作量，由于GPS測量時只要將中樁樁號輸入到電子手薄中，就可以自動將放樣點的坐標和點位。在GPS測量中，關于每個點的測量都是單獨進行的，所以不會存在累計誤差，促使各點的放樣精度比較一致。GPS技術在公路橋梁中的應用，也使道路放樣工作變得更加便捷，提高公路測量工作的效率。

關于橋梁結構物的放樣。公路工程建設是一個復雜的工程，有些公路建設比較有難度。如在河流上修建大跨徑橋梁，這個就是一個相對有難度的工程，采用常規的方法進行定位非常困難。但是GPS技術卻能有效的降低作業難度，因為GPS測量不受外界的干擾，操作比較簡便，在時間上也比較節省，且能夠保證精度，能夠與橋梁控制網的要求相符。

隨著公路質量的要求逐步提高，對測量技術的要求也不斷提高，常規的測量手段已經無法滿足新的要求，而GPS技術的應用，在一定程度上滿足了公路測量的新要求，到目前為止有很多公路工程應用了GPS技術，如滬寧、滬杭高速的上海段，江陰的長江大橋等運用了GPS技術。綜上所述，GPS技術的應用具有一定的經濟效益和社會效益。

四、高速公路測量中GPS技術的應用

1、 設計控制網

控制網的設計首先需要嚴格選取坐標系，將“WGS-84”大地坐標系統向平面坐標系轉換的過程中，需確保測量區域中投影長度不超過每千米2.5厘米的變形值。坐標系統的選擇可根據以下兩項標準來判定：

A:投影長度≤每千米2.5厘米：這種情況應選用平面直角坐標系，高斯正形為3度。在條件適用情況下，也可采用抵償坐標系。

B:投影長度>每千米2.5厘米：這種情況下必須使用抵償坐標系，以免測量出現誤差。當需要測量的高速公路長度超過一個投影帶的有效范圍時，應設置多個投影帶，在每兩個投影帶范圍交疊的地方設置能夠相互通視的GPS測量點。

2、具體測量應用——以某高速為例

在一條全長約146千米的高速公路中，設計有5座隧道與23座橋梁，其中有3條隧道屬于特長隧道。

在使用GPS技術展開測量時，需要從高速路段開始的地方起，每5千米至8千米設置一對觀測點，兩個觀測點之間需要相互通視，間距在600米左右即可。由于這條高速公路中存在特長隧道，在對長度在1500米以上的隧道進行測量時，應在隧道中間位置以及兩端分別布置測量點，若橋梁長度在200米以上時，也應以這種形式布設，保障放樣需求的合理化。在本次研究中，全線一共埋設了63個GPS二級測量點與4個三級測量點。實際測量中，將橋梁與隧道中鋪設的二級測量點作為首級平面控制網。

在本次研究中，對這一高速公路的測定共投入了17名研究員，其中8名為專業人員，另外9名為輔助研究員。設備方面，共使用了8臺GPS接收機（Leica SR530），測量平面精度控制在3毫米±0.5ppm。觀測時間在一小時左右，并且每15秒進行一次數據采樣。整個測量工作僅用時7個工作日。

3、 導線控制

在研究的高速公路中，從公路起始處開始，每隔600米左右設立一級導線點一個，全線一共設置了212個導線點。測量儀器選用的是南方9600型以及Leica SR530這兩種設備，采用靜態測量方法，在10分鐘內每隔15秒采集一次數據。

4、 攝影測量

攝影測量一般采用飛行器為載體，間隔相同時間進行數據采集。攝影需要按照一定比例進行，比例尺根據地形圖確定。例如，在一副1比2000的地形圖中，攝影比例應該設定在1比10000；本次研究的高速公路測量中，在平差處理之后能夠將測量精度達到100毫米左右，最弱邊相對中誤差在1/53768，高程數據是根據GPS計算中的擬合法解得出，符合計算要求。

結束語：

隨著越來越多先進技術在實際生活中得以應用，作為現代社會一個非常重要技術的GPS技術也逐漸在公路工程測量中發揮作用。本文就GPS技術在公路工程測量中的應用情況進行探討，旨在更加深入的了解GPS測量技術，從而更好的指導實際測量工作。

參考文獻：

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