GPS在公路工程測量中的應用

顧海嘯 黃帥

【摘要】如今，GPS已經廣泛普及在人們的日常生活中，GPS是全球定位系統，簡單的說是對位置進行具體的確定和定位，GPS系統可以向全球任何用戶全天連續的提供高精度的三維坐標，甚至可以準確的確定其三維坐標，以及一些時間位置信息，能夠準確的記錄并且數據上傳。對于GPS在公路上的應用，近年來已經得到了廣泛的推廣，另外由于GPS的組成原理和一些應用途徑略有不同，所以要根據不同的路面信息進行使用。

【關鍵詞】GPS；公路測量；數據上傳；分析與應用

GPS是現在社會的一種產物，它的出現可以適應時代需求的結果，在GPS出現之前，為了獲取一些必要的位置信息，通常會通過遙感信息進行智能化識別，但是對于一些特別精確的數據不能準確的進行辨別。而如今，時代發展的相當速度，所以GPS定位系統也隨之而來，它可以準確利用三維影像進行具體公路路線方向感的分析設計，還能夠從整個系統中直觀的進行工程規模的預估，路線平縱參數設計，甚至是工程預估等有價值的技術應用，可以大大提高公路設計的工作效率，另外其準確度可以高質量的完成工程項目。

1 GPS定位系統的概念和應用原理

1.1 GPS定位系統的具體概念

根據現如今的GPS定位系統的組成類別非常廣泛，現如今主要是兩種GPS定位系統，分別是空間衛星群和地面監控系統。當然，顧名思義，空間衛星群，是在一個比較空間立體的單位去定位，一般采用衛星監控的方法，確定GPS系統衛星的軌道和位置，交角甚至要準確記錄衛星的軌道運行周期。保證在任何時間任何地點地平線以上可以接收到4到11顆GPS衛星發送出的信號。而第二個組成單位是地面監控系統，如果說空間衛星群是一種空間的應用，則地面監控系統也是一種扁平化的管理模式，在地面上設立一些監控站，在地面監控點和衛星上的定位系統相連接，分別將數據進行傳輸和被傳輸，然后記錄，并且根據地面監測進行衛星具體位置的改變。而這兩種方式也可以相輔相成，另外能夠將空間衛星記錄的數據和地面

監測的空間數據放在一起，第一起到了參考的作用，第二還能夠起到檢查數據的誤差的作用，先通過計算出空間和地面監測數據的比例關系，然后利用數據關系減少數據的誤差。

1.2 GPS定位系統的工作原理

其實整個GPS系統還是主要根據衛星進行監控。在地面觀測點先測定衛星的具體位置，另外，24顆衛星在高空上的旋轉角度位置甚至是速度也都有不同，所以，在地面上，同一時間中，觀察四個衛星同時存在的位置，之后利用GPS具體監控系統三維坐標記錄每個衛星的具體位置。四顆衛星同時測定其一是為了能夠增加衛星位置的準確性。而，第二個優點是為了根據其中三個衛星分別確定為三維坐標中的三個坐標，為X，Y，Z，這是就可以根據關系確定三個坐標方程，但是未知數太多，沒有辦法確定方位，第四個衛星為了再列一個方程進行未知數確認，同時得到三維坐標，得到尋找目標的具體位置。

2 GPS定位系統在公路建設的具體應用

如今公路路面設計已經和GPS定位系統已經有了很好的應用，而且可以對公路建設有很好的應用分析。首先，可以知道，GPS在有兩個比較主要的功能，分別是動態和靜態上的功能應用。靜態就是主要在地面監控地方有一個控制，可以通過衛星的信息接受，然后確定地面的某點的三維坐標。而動態則需要主要應用在一個空間衛星系統中，確定已知的三維坐標，保證符合實際情況。然后確定具體的方位信息?，F在，可以通過一定的科技手段，將GPS定位系統應用在道路勘測和公路建設，舉例分析?？梢栽谠O計一定公路的道路結構的時候運用GPS定位系統，比如說如果一個城市的道路結構比較復雜，就要多利用GPS確定方位，找到適合公路建設的地方，然后利用具體方位信息進行公路勘測。這其中有兩種比較有效果的方法，分別是大地測量法和GPS靜態測量法。大地測量法主要利用的是幾種儀器，分別是經緯測量儀，全站儀，測距儀，另外針對道路，高速連接線采用測邊網，高程采用測距三角高程。并且要嚴格按照觀測技術要求進行施測。其次，對于整理的數據處理也要有嚴格的規定，首先要確定衛星所在的具體方位，找到確定的方位后確定距離，然后記錄，之后，按照一些測量公式，再根據一些測量中必須的數據輸出三維坐標中的未知數，分別帶入方程，求出其他未知量。第二種方法是GPS靜態測量法。對于地面的總監控系統有很大的要求，要根據具體的數據制定的觀測方案，將接收機安置在固定的位置測定衛星發送的信號或者是數據。另外還要進行環路監測，確定每一個方位的道路都符合安全結構。如果監測對象是動態的，還要具體根據方位等測定其速度，加速度，位移等有效的數據結果。這兩種方法還有具體的一些區別，其實可以說是測量過程中都有一定的誤差，舉個例子，在一個國家森林公園中，因為森林中有很多的樹木，密灌等，所以要想通視的進行道路結構建設，是十分困難的，所以這種情況要對附和導線嚴格的要求，尤其是一級導線的要求。另外，對于GPS的應用，還有一些應用實例，比如說在地圖上根據比例尺進行道路設計，需要將公路標線在地面上標定出來，得到標準物的具體坐標，然后找到方位進行測定數據三維坐標，采用GPS測量，需要將中樁點坐標或坐標文件求撲倒GPS電子手冊中，這樣自帶的GPS定位系統就會自動確定監測對象的方位信息。道路工程是一個很普通但是需要注意很多細節的地方，道路工程一般都是具有帶狀特點，要先進行基礎控制，根據初步方案確定出一定的線路，采用全站儀等設備施測帶狀地形圖和縱橫斷面圖。利用不同的設施，進行具體方式的分析。

3 結語

如今道路工程的應用模式已經非常廣泛，GPS的應用可以極大的降低勞動作業的強度，而且可以提高道路施工的工作效率。一般常規測量效率非常緩慢，而且沒有精準測量數據的能力，所以，對于一些地形不好的道路勘測就應該采用這種GPS精確定位系統，準確度測量數據，才可以改善工程質量，同時也將GPS定位系統更廣泛的應用，而且還會進行更深入的改進。

參考文獻：

[1]徐紹全，張華海，GPS測量原理及應用[M]，武漢大學出版社，2006

[2]暢福善，GPS在公路測量中的應用[J]，微計算機信息，2008，24-7：234-235