GPS技术在公路工程控制测量中的运用分析

GPS技术在公路工程控制测量中的运用分析

隽子龙李中

山东东泰设计咨询有限公司 山东 淄博 256400

摘要：在公路工程施工期间，各类地质，自然因素均会给施工效率与质量带来一定影响。所以，一定要提前做好检测工作，这样才能够让公路工程中的每一个环节都能够有效地开展起来，确保施工的质量和效率。GPS作为一种高精度，低成本且不受气候条件和地形条件限制的现代工程测量技术在公路工程施工组织与管理中的运用，有利于施工效率的提高，继而达到经济效益与社会效益的双重改善。

关键词：GPS技术；公路工程；控制测量；运用

1GPS及其在公路工程中的主要作用

能从地面站收到导航电文等信号；能从地面站接受各种命令，以校正有偏离的轨道或起动备用设备；能不间断向地面发射GPS导航和定位信号的地面监测系统通常设有站点。主控站内部通常安装有大型电子计算机作为主要部分，承担着进行数据采集，计算和传输等操作。监测站主要作用为，采集和传输各类信息，传输到主控站。注入站通常有特定类型抛物面天线,C波段发射机及计算机等固定电路，其主要功能是向卫星存储器注入主控站导航电文。GPS信号接收机由接收机硬件与机内软件和数据后处理软件包两部分组成，组成了一个完整的GPS用户装置，其主要功能为捕捉卫星信号，计算测站三维位置，三维速度与时间，并实现导航与定位等功能。

在公路工程建设中，数据采集工作为准确控制测量提供了先决条件。而将GPS技术与现代控制测量技术结合起来，可以对公路工程中的数据获取工作提供有效的解决措施。由于GPS利用卫星定位技术进行定位，所以它对测量数据具有比较高的准确性。应用GPS技术时，为了让数据更加可靠，还要确保传感器和天线等器件处于良好的状态下，并且要做好相应的防护工作。在公路工程建设过程中，可针对不同情况及特定需求选用不同等级和型号的传感器来实现测量信号实时动态传递。另外，测量仪器的升级改造和GPS数据加密处理也能有效地提升GPS技术在公路工程测量当中的应用成效。

2GPS技术在公路工程控制测量中的运用特征

2.1观测站无须通视

GPS技术无需各个观测站之间的通视，建设单位也无需布设更多的导线点与控制点，可以极大地减少公路工程的测量时间，降低测量难度以及给选点工作提供方便的条件。建设单位进行实际选点时，要保证观测站的上空没有遮挡物的影响，以免卫星信号受到干扰。

2.2操作难度较低

GPS技术应用于公路工程控制测量已经基本实现全自动化，测量人员仅需要完成仪器架设，仪器检测和测量数据读取这些基础工作，其余测量工作都可以通过仪器自动进行，既降低测量人员操作难度又降低测量人员技术水平。另外，该测量仪器一般重量轻，体积小，方便测量人员携带和灵活运用。

2.3观测时间较短

GPS技术是静态相对定位的辅助手段，一般需45~180min才能完成单条基线定位，保证观测时间满足测量结果的精确程度，相对于传统的大地测量方法而言，观测时间大幅减少。当前，行业专家们都在研究如何可以进一步减少GPS技术的观测时间，其目的是为了对公路工程测量工作进行进一步的优化。

2.4支持全天候观测

GPS技术的运用受到观测时间，观测场地地形条件以及天气情况等外在因素影响不大，所以，能够实现全天候的观测，在公路工程施工现场真正意义上实现实时测量与综合测量。基于全天候测量，其他工程测量技术可以和GPS技术互相渗透和有效结合，一方面可以得到更加准确的测量数据；另一方面可以促进工程测绘行业的蓬勃发展。

3GPS技术在公路工程控制测量中的运用方法

3.1标准规范的应用GPS

布设GPS控制网的基本条件为：同一平面上各观测站点的邻近距离应尽量接近，站间距不超过3km；各观测站点间应保持间隔；观测站间可以根据所使用仪器型号尺寸，设定不同间隔数。保证基座的正常使用后，按规定的观测时间及采样间隔进行同步观测。根据技术要求进行天线和观测站布设，并完成天线精准配对。密切注意测量过程、注意维护通讯、采取适当方法对异常情况进行处理和调整。注意观察当天的天气情况，以免仪器遭受日晒和雨淋。保证所有测量数据都存储完毕后方可终止观测，并将测量数据存储于存储介质中，严禁任意对测量数据进行删除和修改。

3.2 GPS基线解算

根据技术标准及设计规范对公路工程测量资料进行验收，并在保证无误的前提下，方可启动GPS基线解算工作；若多个机型接收机同时使用，则需把观测数据格式变换成标准数据格式。根据公路工程测量的情况，测量结果精确度的要求，测量软件的功能等因素决定GPS基线解算的方法，通常采用单基线解算和多基线解算两种方法；坐标起算点的设置依据公路工程测量的情况而定，每同步观测区域至少需选取1个起算点。利用广播星历对GPS控制网的基线进行处理；对GPS控制网观测值进行了流层延迟修正，将标准气象元素作为对流层延迟修正气象元素，并对其进行了误差分析；将同步观测时段作为GPS基线解算的单元。

3.3外业观测

公路工程测量中的外业观测通常采用静态定位的方式，即在单条或几条基线上各设置两台以上接收设备进行两端点定位，可以同时对4颗卫星信号进行观测，观测持续时间长达45~120min。利用平差处理数据，使测量结果更加准确。

观测前，测量人员应对观测仪器外观及应用性能进行检验。如检查数据电缆线的扭折情况，光学对中装置，基座和天线的工作情况，仪器和接头的联接情况等。测量人员要做好观测期间仪器防震防摔保护工作，避免数据电缆线拖到地面上，对仪器进行及时清洗，对观测期间遇到的问题和处理结果进行及时记录，保持同步观测，发现仪器出现不正常的工作状态，及时进行处理，对讲机和手机要远离天线，观测前后各测天线高程。若观测期间卫星几何强度因子大了,可以根据实际情况进行选择，适当延长观测时间。

3.4 GPS数据处理

GPS数据的处理是对GPS基线解算和GPS控制网平差计算的进一步拓展，这两个任务都可以通过软件实现。TBC数据处理软件是GPS基线解算的主要工具，它能够对公路工程测量结果进行静态数据处理，从而实现对测量数据的高效分析和处理；GPS控制网平差计算的实现主要依赖于软件，这两种软件都拥有广泛的适用性、高效的处理能力、简洁的界面设计以及简单易用的操作方式等优点。针对公路工程控制测量的需要新开发了GPS数据处理工程，对投影面高程，椭球参数，央子午线和地图投影坐标系的有关参数进行了设定。将待处理公路工程测量数据按软件提示引入，并依据外业观测结果将原始测量数据改名，通常采用控制点，接收机类型和天线高度作为名称。软件上选用基线处理功能完成所有GPS基线处理；该软件可以在没有测量人员人为干预的情况下，自行决定选用何种基线解算方式；计算结果百分比显示了结果置信度,认为基线解算结果比较精确，否则就会出现误差；基线解算报告基线垂直精确度与水平精确度也可用于确定基线解算结果的准确性，如有误差即为不合格品；对于不合格基线则需对残差图进行解析，并结合解析结果对参数进行调整后才能展开求解；从基线解算报告中寻找残差加以处理，并对一些卫星信号作了选择性的去除。

结语：

总之，公路工程测量工作的开展需要依据工程的特点和实际情况来制定相应的测量方案。另外，公路工程在进行施工测量时，应充分利用GPS技术速度快，效率高，精度高以及全天候的优点，保证测量结果准确，从而为公路工程顺利实施提供强有力的支持。

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