摘要：GPS技術(shù)是公路工程勘測中的一種重要手段。本文對GPS系統(tǒng)的組成和GPS系統(tǒng)的技術(shù)特點進行敘述，并對GPS技術(shù)在二級公路工程勘測中的應(yīng)用進行分析。

關(guān)鍵詞：GPS;二級公路;勘測;

GPS具有全能性(陸地、航空航天、海洋)、全天候、全球性、實時性和連續(xù)性的導(dǎo)航、實時和定位的功能，能夠提供精密的速度、三維坐標和時間參數(shù)。因此，GPS在工程測量、大地控制測量、地圖測繪和航空攝影測量等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。在二級公路工程勘測中， GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)的運用改變了傳統(tǒng)公路的測量方式，對提高二級公路工程勘測水平有著重要的意義。

一、GPS系統(tǒng)的組成

在空間衛(wèi)星系統(tǒng)中由24顆高軌道衛(wèi)星構(gòu)成，24顆衛(wèi)星均勻分布在六個軌道中。每個軌道的平面與赤道平面成55度傾角，各軌道的平面間距一般是60度。在同一軌道相鄰的兩顆衛(wèi)星交角間距差為90度。這使得整個衛(wèi)星系統(tǒng)可以確保地球的任何一個地點都能滿足4顆以上的可視衛(wèi)星。

地面監(jiān)控系統(tǒng)主要是由美軍基地及美國的主控站、注入站和監(jiān)測站共同構(gòu)成的。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是向每顆衛(wèi)星注入導(dǎo)航電文，同時也對空間衛(wèi)星系統(tǒng)加以控制監(jiān)測[1]。

用戶接收系統(tǒng)中是由GPS衛(wèi)星接收機和GPS的數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。GPS衛(wèi)星接收機主要分為接收單元和天線單元。接收單元的主要作用是為了記錄GPS的信號，并對接收的信號進行濾波和解調(diào)處理，還可實時獲取定位和定時以及測速的數(shù)據(jù)等。GPS的數(shù)據(jù)處理器是GPS接收機的核心部分，承擔(dān)了整個系統(tǒng)的管理、控制與實時數(shù)據(jù)的處理工作。而天線單元的主要的作用就是負責(zé)捕獲和跟蹤衛(wèi)星，同時放大和接收GPS的信號。。

二、GPS系統(tǒng)的技術(shù)特點

近年來，GPS全球定位系統(tǒng)被技術(shù)廣泛應(yīng)用于軟件與硬件的開發(fā)項目、基礎(chǔ)研究、新應(yīng)用領(lǐng)域的開拓等方面。當(dāng)前，這種技術(shù)普遍應(yīng)用在工程測量以及大地測量等需測量的工作范圍領(lǐng)域中，還是建立工程控制網(wǎng)必要的方式。GPS系統(tǒng)主要有如下幾點技術(shù)特點;

(1)測站之間無需通視

GPS的這一特點解決了測站間需要相互通視的難題，使得選點更加的靈活方便，但必須要求測站上空開闊，確保接收GPS衛(wèi)星信號不受到干擾。

(2)定位精度高

一般的紅外儀標稱精度為5mm+5ppm，雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm， GPS測量的精度跟紅外儀的測量精度相當(dāng)，但是隨著距離的增長，GPS測量優(yōu)越性會越來越明顯，大量的實驗證明，基線小于50km，其相對定位精度可達到12×10-6，而基線在100km～500km的話定位精度可達10-6～10-7。

(3)觀測時間短

如基線小于20km，快速相對定位一般只需要5分鐘的觀測時間即可。

(4)提供三維坐標

GPS測量能精確的測出觀測站的高程，所以能提供出準確的三維坐標。

(5)操作簡便

GPS測量基本都是自動化完成的，測量員在觀測中的主要任務(wù)就是安裝并開關(guān)儀器和監(jiān)視儀器工作的狀態(tài)，GPS測量儀器能自動完成衛(wèi)星的跟蹤、捕獲觀測等工作。

(6)作業(yè)時間無限制性

GPS觀測可在任何時間、任何地點連續(xù)地進行，且不受天氣狀況的影響

三、GPS技術(shù)在二級公路工程勘測中的應(yīng)用

GPS技術(shù)分為GPS靜態(tài)測量及和GPS實時動態(tài)( RTK)定位技術(shù)，筆者總結(jié)GPS技術(shù)在二級公路工程勘測中的應(yīng)用，具體有如下幾點;

(1)勘測階段

二級公路的勘測階段，首先應(yīng)進行控制測量，根據(jù)路線的基本走向設(shè)置控制點，進行平面、高程控制測量，作為測繪路線的施工放樣、定線測設(shè)和地形圖的重要基礎(chǔ)。利用GPS技術(shù)可以替代傳統(tǒng)的導(dǎo)線法進行路線控制測量，具有外業(yè)觀測速度快、布網(wǎng)靈活、定位精度、高全天候作業(yè)等優(yōu)點,，經(jīng)處理可提供統(tǒng)一坐標系下的控制點的三維數(shù)據(jù)。

(2)應(yīng)用于數(shù)據(jù)的采集、施工定位和控制測量

在傳統(tǒng)的定位方法中地形圖本身所有的誤差和人為因素造成的誤差，這使得結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差。但是應(yīng)用GPS技術(shù)，就可以對實測樣地進行準確的定位。將GPS系統(tǒng)運用在二級公路工程的測量當(dāng)中，在GPS的靜態(tài)定位技術(shù)中，它能布設(shè)精準的工程控制網(wǎng)，且會應(yīng)用到精密公路的工程測量中去。將GPS系統(tǒng)的測量技術(shù)運用到二級公路勘測設(shè)計中去，能夠高效、快速并且準確地提供出點、線、面的各個要素的準確坐標，有助于二級公路勘測設(shè)計的調(diào)查工作的完成。在二級公路工程的勘測過程中，它已經(jīng)成為一種重要的手段和工具[2]。

(3)應(yīng)用于確定二級公路用地面積

GPS技術(shù)在估算工程量，道路位置的確定，用地界限的確定，以及對二級公路周邊的道路和農(nóng)田以及建筑物地形圖的測量工作等具有非常重要的作用。傳統(tǒng)測量方法在深山中與高建筑群中進行一般的測量時難度較大，但如果應(yīng)用GPS定位技術(shù)系統(tǒng)就能相對較易，還可以精確的測定路線的位置與用地面積等，與此同時，還可以繪制精密的二級公路路線的平面布置圖和二級公路路線地形。并且在二級公路地形調(diào)查的過程當(dāng)中，應(yīng)用GPS定位系統(tǒng)的技術(shù)還能提高工作的效率和放樣點定位的精準度，能夠有效的解決因引線測量定位的誤差以及地形圖的誤差所帶來的問題。

(4)應(yīng)用于二級公路建設(shè)

將GPS技術(shù)應(yīng)用到公路建設(shè)當(dāng)中去提高了公路勘測水平。GPS動態(tài)定位技術(shù)的運用讓施工放樣的測量、對道路地形的定線測量以及測繪等工作的精度有較大水平的提高，并且更加方便數(shù)據(jù)儲存和傳輸。因此，無論是對于二級公路施工還是二級公路勘測都是具有重要的作用。GPS實時動態(tài)定位系統(tǒng)的基準站能跟很多流動接收機配合起來使用，如果加大電臺的功率和加高基準站的天線，數(shù)據(jù)通信范圍就能達到幾百公里，所以在二級公路的建設(shè)中，施工單位和公路勘察部門可共同建立GPS的實時動態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)資源的共享，各施工單位只要購置流動設(shè)備就行，這樣不但能減小投資，而且還能加快工程的進度。

(5)應(yīng)用于線路勘察設(shè)計

在二級公路的選線過程中，一直存在的一個問題就是該怎樣準確地選擇路線才能夠避開居民點和農(nóng)田及地勢崎嶇的地帶，這就可以利用實時動態(tài)( RTK)定位技術(shù)，把車載GPS-RTK接收機做為流動站，按原路中線方向進行間隔數(shù)據(jù)采集，并另選擇一個已知點作為參考站，遇到重要地物就進行準確定位，完畢后再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機中，利用軟件就能在計算機上進行選線[3]。公路工程設(shè)計人員在地形圖上定線后，還應(yīng)把公路中的線在地面上也標定出來。

(6)公路的橫、縱斷面放樣

RTKG PS動態(tài)測量技術(shù)在斷面放樣中的應(yīng)用。橫斷面放樣時，應(yīng)先確定出橫斷面的型式(挖、填、半挖半填)，然后再把橫斷面設(shè)計的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中(如路肩寬度、邊坡坡度、超高、路幅寬度、設(shè)計高、加寬)，并對生成的施工測設(shè)放樣點文件進行儲存，并隨時都能到現(xiàn)場進行放樣測設(shè)�？v斷面放樣時，應(yīng)先將需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中(如豎曲線半徑、直線正負坡度值、各變坡點樁號)，并對生成施工測設(shè)放樣點文件進行儲存，并隨時都能到現(xiàn)場進行放樣測設(shè)。通過繪圖軟件，能繪出各點的橫斷面和沿線的縱斷面圖。

(7)繪制大比例尺地形圖

二級公路選線多是在1:500或1:1000的大比例尺帶狀地形圖上進行的[4]。使用傳統(tǒng)方法進行測圖，要先建立控制點，然后進行碎部測量，再繪制出大比例尺的地形圖。而應(yīng)用RTKGPS動態(tài)測量技術(shù)，只要在沿線飛每個碎部點上停留兩分鐘，就能獲得各個點的高程和坐標。然后結(jié)合點的屬性信息及特征編碼，將這點的組合數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，就能用南方CASS等繪圖軟件繪制成圖，這樣極大的降低了測圖難度，提高了工作效率。

四、結(jié)束語

GPS技術(shù)在二級公路工程勘測中具有革命性的作用，改變了過去勘測的精度低，操作不方便等一系列問題。

參考文獻：

[1] 徐志剛，GPS系統(tǒng)在公路勘測設(shè)計中的應(yīng)用研究，中小企業(yè)管理與科技(下旬刊)，2011年05期;

[2] 程 睿，GPS在高速公路勘測設(shè)計中的應(yīng)用，中國水運(下半月)，2009年06期;

[3] 郭亞真，陳通，霍林，GPS 技術(shù)在高速公路測量工程中的應(yīng)用探討，科技信息，2009年04期;

[4] 劉相靈，GPS 技術(shù)在公路工程控制測量中的應(yīng)用思路探討，科技資訊，2011年第15期;

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