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

關(guān)鍵詞：GPS;二級(jí)公路;勘測(cè);

GPS具有全能性(陸地、航空航天、海洋)、全天候、全球性、實(shí)時(shí)性和連續(xù)性的導(dǎo)航、實(shí)時(shí)和定位的功能，能夠提供精密的速度、三維坐標(biāo)和時(shí)間參數(shù)。因此，GPS在工程測(cè)量、大地控制測(cè)量、地圖測(cè)繪和航空攝影測(cè)量等領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用。在二級(jí)公路工程勘測(cè)中， GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)的運(yùn)用改變了傳統(tǒng)公路的測(cè)量方式，對(duì)提高二級(jí)公路工程勘測(cè)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(gè)軌道中。每個(gè)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(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)可以確保地球的任何一個(gè)地點(diǎn)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(guó)的主控站、注入站和監(jiān)測(cè)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(shí)也對(duì)空間衛(wèi)星系統(tǒng)加以控制監(jiān)測(cè)[1]。

用戶接收系統(tǒng)中是由GPS衛(wèi)星接收機(jī)和GPS的數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。GPS衛(wèi)星接收機(jī)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(hào)，并對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行濾波和解調(diào)處理，還可實(shí)時(shí)獲取定位和定時(shí)以及測(cè)速的數(shù)據(jù)等。GPS的數(shù)據(jù)處理器是GPS接收機(jī)的核心部分，承擔(dān)了整個(gè)系統(tǒng)的管理、控制與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理工作。而天線單元的主要的作用就是負(fù)責(zé)捕獲和跟蹤衛(wèi)星，同時(shí)放大和接收GPS的信號(hào)。。

二、GPS系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

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(xiàng)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(cè)量以及大地測(cè)量等需測(cè)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(diǎn)技術(shù)特點(diǎn);

(1)測(cè)站之間無需通視

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

(2)定位精度高

一般的紅外儀標(biāo)稱精度為5mm+5ppm，雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm， GPS測(cè)量的精度跟紅外儀的測(cè)量精度相當(dāng)，但是隨著距離的增長(zhǎng)，GPS測(cè)量?jī)?yōu)越性會(huì)越來越明顯，大量的實(shí)驗(yàn)證明，基線小于50km，其相對(duì)定位精度可達(dá)到12×10-6，而基線在100km～500km的話定位精度可達(dá)10-6～10-7。

(3)觀測(cè)時(shí)間短

如基線小于20km，快速相對(duì)定位一般只需要5分鐘的觀測(cè)時(shí)間即可。

(4)提供三維坐標(biāo)

GPS測(cè)量能精確的測(cè)出觀測(cè)站的高程，所以能提供出準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)。

(5)操作簡(jiǎn)便

GPS測(cè)量基本都是自動(dòng)化完成的，測(cè)量員在觀測(cè)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(cè)量?jī)x器能自動(dòng)完成衛(wèi)星的跟蹤、捕獲觀測(cè)等工作。

(6)作業(yè)時(shí)間無限制性

GPS觀測(cè)可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)連續(xù)地進(jìn)行，且不受天氣狀況的影響

三、GPS技術(shù)在二級(jí)公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用

GPS技術(shù)分為GPS靜態(tài)測(cè)量及和GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)( RTK)定位技術(shù)，筆者總結(jié)GPS技術(shù)在二級(jí)公路工程勘測(cè)中的應(yīng)用，具體有如下幾點(diǎn);

(1)勘測(cè)階段

二級(jí)公路的勘測(cè)階段，首先應(yīng)進(jìn)行控制測(cè)量，根據(jù)路線的基本走向設(shè)置控制點(diǎn)，進(jìn)行平面、高程控制測(cè)量，作為測(cè)繪路線的施工放樣、定線測(cè)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(jìn)行路線控制測(cè)量，具有外業(yè)觀測(cè)速度快、布網(wǎng)靈活、定位精度、高全天候作業(yè)等優(yōu)點(diǎn),，經(jīng)處理可提供統(tǒng)一坐標(biāo)系下的控制點(diǎn)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(cè)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(duì)實(shí)測(cè)樣地進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。將GPS系統(tǒng)運(yùn)用在二級(jí)公路工程的測(cè)量當(dāng)中，在GPS的靜態(tài)定位技術(shù)中，它能布設(shè)精準(zhǔn)的工程控制網(wǎng)，且會(huì)應(yīng)用到精密公路的工程測(cè)量中去。將GPS系統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)運(yùn)用到二級(jí)公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中去，能夠高效、快速并且準(zhǔn)確地提供出點(diǎn)、線、面的各個(gè)要素的準(zhǔn)確坐標(biāo)，有助于二級(jí)公路勘測(cè)設(shè)計(jì)的調(diào)查工作的完成。在二級(jí)公路工程的勘測(cè)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(jí)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(duì)二級(jí)公路周邊的道路和農(nóng)田以及建筑物地形圖的測(cè)量工作等具有非常重要的作用。傳統(tǒng)測(cè)量方法在深山中與高建筑群中進(jìn)行一般的測(cè)量時(shí)難度較大，但如果應(yīng)用GPS定位技術(shù)系統(tǒng)就能相對(duì)較易，還可以精確的測(cè)定路線的位置與用地面積等，與此同時(shí)，還可以繪制精密的二級(jí)公路路線的平面布置圖和二級(jí)公路路線地形。并且在二級(jí)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(diǎn)定位的精準(zhǔn)度，能夠有效的解決因引線測(cè)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(jí)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(cè)水平。GPS動(dòng)態(tài)定位技術(shù)的運(yùn)用讓施工放樣的測(cè)量、對(duì)道路地形的定線測(cè)量以及測(cè)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(chǔ)存和傳輸。因此，無論是對(duì)于二級(jí)公路施工還是二級(jí)公路勘測(cè)都是具有重要的作用。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)的基準(zhǔn)站能跟很多流動(dòng)接收機(jī)配合起來使用，如果加大電臺(tái)的功率和加高基準(zhǔn)站的天線，數(shù)據(jù)通信范圍就能達(dá)到幾百公里，所以在二級(jí)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(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)資源的共享，各施工單位只要購(gòu)置流動(dòng)設(shè)備就行，這樣不但能減小投資，而且還能加快工程的進(jìn)度。

(5)應(yīng)用于線路勘察設(shè)計(jì)

在二級(jí)公路的選線過程中，一直存在的一個(gè)問題就是該怎樣準(zhǔn)確地選擇路線才能夠避開居民點(diǎn)和農(nóng)田及地勢(shì)崎嶇的地帶，這就可以利用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)( RTK)定位技術(shù)，把車載GPS-RTK接收機(jī)做為流動(dòng)站，按原路中線方向進(jìn)行間隔數(shù)據(jù)采集，并另選擇一個(gè)已知點(diǎn)作為參考站，遇到重要地物就進(jìn)行準(zhǔn)確定位，完畢后再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)中，利用軟件就能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行選線[3]。公路工程設(shè)計(jì)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(biāo)定出來。

(6)公路的橫、縱斷面放樣

RTKG PS動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)在斷面放樣中的應(yīng)用。橫斷面放樣時(shí)，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(jì)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(jì)高、加寬)，并對(duì)生成的施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件進(jìn)行儲(chǔ)存，并隨時(shí)都能到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣測(cè)設(shè)�？v斷面放樣時(shí)，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(fù)坡度值、各變坡點(diǎn)樁號(hào))，并對(duì)生成施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件進(jìn)行儲(chǔ)存，并隨時(shí)都能到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣測(cè)設(shè)。通過繪圖軟件，能繪出各點(diǎn)的橫斷面和沿線的縱斷面圖。

(7)繪制大比例尺地形圖

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

四、結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐志剛，GPS系統(tǒng)在公路勘測(cè)設(shè)計(jì)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(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，中國(guó)水運(yùn)(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(cè)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(cè)量中的應(yīng)用思路探討，科技資訊，2011年第15期;

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