高精度GNSS在道路工程中的实时监测与控制

高精度GNSS在道路工程中的实时监测与控制

李新宇

乌鲁木齐智成信测绘有限公司  新疆乌鲁木齐市  830000

摘要：随着道路工程的不断发展，对道路结构和安全性能的实时监测与控制需求日益迫切。高精度GNSS技术作为一种有效的监测与控制工具，为道路工程提供了实时、精准的位置信息，为工程施工、维护和交通管理提供了重要支持。本文以高精度GNSS在道路工程中的实时监测与控制为研究对象，系统分析了其在位移监测、地形变监测和基础设施建设中的应用，探讨了其在道路施工控制和交通管理中的潜在价值，同时对未来技术发展和应用前景进行了展望。

关键词：高精度GNSS、道路工程、实时监测、控制、应用

引言

道路作为基础设施的重要组成部分，对于城市发展和交通运输至关重要。然而，由于自然因素和人为因素的影响，道路结构和安全性能可能会发生变化，因此需要对其进行实时监测与控制。传统的监测方法存在着监测精度低、周期长等问题，难以满足实时性和精准性的要求。高精度GNSS技术的出现为解决这一难题提供了新的途径。本文旨在系统研究高精度GNSS在道路工程中的实时监测与控制应用，探讨其在道路工程领域的价值和前景。

1高精度GNSS技术概述

1.1 GNSS原理及分类

全球导航卫星系统（GNSS）是一种利用一系列卫星发射信号并利用地面接收器计算位置的导航技术。其原理基于三角定位原理，通过接收来自多颗卫星的信号，并根据信号传播时间和卫星位置计算接收器的位置。目前主要的GNSS系统包括美国的GPS（全球定位系统）、俄罗斯的GLONASS、欧洲的Galileo和中国的北斗系统。

1.2高精度GNSS技术发展历程

高精度GNSS技术经过多年的发展，取得了显著进展。早期的GPS技术由于信号误差和精度限制，应用受到限制。随着卫星数量增加、接收器技术改进和增强型信号的引入，高精度GNSS技术取得了突破性进展。差分GPS、实时运动定位和RTK（实时运动定位）技术等的引入提高了定位精度和实时性，使得高精度GNSS技术在道路工程中得到广泛应用。

1.3高精度GNSS在道路工程中的应用现状

高精度GNSS在道路工程中的应用主要包括实时位移监测、地形变监测和基础设施建设。实时位移监测利用高精度GNSS技术可以对道路桥梁、边坡等结构的变形进行实时监测，及时发现变形趋势并采取措施。地形变监测则可用于监测道路沉降、地面变形等情况。此外，在道路建设和维护中，高精度GNSS技术也被广泛应用于定位、测量和施工控制，提高了工程质量和效率。这些应用表明，高精度GNSS技术在道路工程中具有广阔的应用前景，能够提供实时、精准的定位信息，为工程施工和监测提供了重要支持。

2高精度GNSS在道路工程监测中的应用

2.1实时位移监测

实时位移监测是道路工程中高精度GNSS技术的重要应用之一。通过高精度GNSS技术，可以实时监测道路桥梁、边坡、隧道等结构的变形情况，及时发现可能存在的安全隐患，采取预防或修复措施，确保道路工程的安全性和稳定性。实时位移监测系统由多个GNSS接收器组成，通过实时接收卫星信号并进行数据处理，可以实现对结构位移的实时监测。

2.2地形变监测

地形变监测是高精度GNSS技术在道路工程中另一个重要的应用领域。通过利用高精度GNSS技术，可以实时监测道路沉降、地面变形等情况，为工程施工和监测提供重要数据支持。地形变监测系统通常由多个GNSS接收器、地面测量设备和数据处理软件组成，能够对地表的变形情况进行高精度的测量和分析。

2.3基础设施建设与维护

高精度GNSS技术在道路基础设施建设和维护中也发挥着重要作用。在道路建设过程中，通过使用高精度GNSS技术进行定位、测量和施工控制，可以提高工程施工的精度和效率，降低施工成本，确保工程质量。在道路维护和管理过程中，高精度GNSS技术可以用于监测道路病害、定位设施设备、进行路况评估等，为道路维护提供重要支持。所以，高精度GNSS技术在道路基础设施建设和维护中发挥着重要作用，能够提高工程施工和管理的精度和效率，确保道路工程的安全和可靠运行。

3高精度GNSS在道路工程中的控制策略

3.1实时控制原理与方法

实时控制是利用高精度GNSS技术对道路工程进行实时监测和控制的重要手段。其原理基于实时获取位置信息并采取相应措施，以保障工程施工和运行的安全和稳定。实时控制主要通过以下方法实现：

数据实时采集：通过高精度GNSS技术实时采集位置信息和工程数据，包括施工机械位置、道路状况等，以便实时监测和控制。

数据处理与分析：对采集的数据进行实时处理和分析，根据工程需要确定控制策略和措施。

实时调整控制参数：根据实时监测数据和分析结果，调整施工机械和设备的控制参数，保障工程施工和运行的安全性和效率。

实时通信与指挥：通过通信技术实现工程现场和指挥中心的实时通信和信息交流，及时协调和调整施工计划和控制策略。

实时控制技术在道路工程中的应用可有效提高工程施工的精度和效率，降低施工风险，保障工程质量和安全。

3.2 GNSS辅助的道路施工控制

GNSS辅助的道路施工控制是利用高精度GNSS技术对道路施工过程进行精确定位和控制的一种方法。通过在施工机械和设备上安装GNSS接收器，实时获取位置信息，并结合地图数据和施工规划，实现对施工过程的精确控制。

具体而言，GNSS辅助的道路施工控制包括以下方面：

定位导航：利用高精度GNSS技术对施工机械和设备进行定位导航，确保其在施工过程中的精确位置和方向。

自动导航：结合地图数据和施工规划，实现施工机械和设备的自动导航，提高施工效率和精度。

施工监测：实时监测施工机械和设备的位置和状态，发现施工过程中的问题并及时调整措施，保障施工质量和安全。

作业控制：根据施工需求和规划，对施工机械和设备进行作业控制，实现施工过程的精确控制和管理。

GNSS辅助的道路施工控制技术已在道路建设和维护中得到广泛应用，能够提高施工效率和质量，降低施工成本和风险，为道路工程的顺利实施提供了重要支持。

3.3 GNSS在道路交通管理中的应用

高精度GNSS技术在道路交通管理中也具有重要应用价值。通过实时获取车辆位置信息和交通状况数据，结合交通管理系统，可以实现道路交通的智能化管理和优化调度。

具体而言，GNSS在道路交通管理中的应用包括以下方面：

交通监测与预测：利用高精度GNSS技术实时监测车辆位置和交通流量，预测道路拥堵和交通事故，为交通管理部门提供及时的交通信息和预警服务。

路况评估与优化：结合车载GNSS设备和交通管理系统，实时评估道路路况，优化交通信号控制和路网规划，提高道路通行效率和安全性。

导航与指引：利用车载GNSS导航系统为驾驶员提供实时导航和交通信息指引，优化驾驶路线，减少交通拥堵和行车时间。

交通调度与管理：结合GNSS技术和智能交通管理系统，实现对交通信号灯、交通标志等设施的智能调度和管理，提高交通管理的效率和精度。

结论

高精度GNSS技术在道路工程中的应用具有重要的意义和广阔的前景。通过实时监测和精准控制，高精度GNSS技术能够提高道路工程的施工效率和质量，保障道路工程的安全性和稳定性。实时位移监测和地形变监测技术能够及时发现结构变形和地质灾害，为工程安全提供重要支持；GNSS辅助的道路施工控制和交通管理技术能够优化施工和交通管理流程，提高交通运行效率和服务质量。随着技术的不断发展和应用的深入推进，高精度GNSS技术在道路工程中的应用将会越来越广泛，为道路建设和交通运行带来更多的便利和安全保障。

参考文献

[1]李寒星,赵瑞鹏.高精度GNSS技术在城市道路建设中的应用研究[J].城市道路与桥梁,2023,25(3):56-63.

[2]陈宇轩,黄冬雪.基于高精度GNSS技术的道路施工智能控制系统设计与实现[J].工程建设与设计,2022,14(4):102-109.

[3]韩乐天,刘思涵.高精度GNSS在城市道路交通管理中的应用研究[J].城市交通技术,2023,36(2):88-94.