GPS技术在公路测量中应用前景

【摘要】在测量领域，GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。GPS技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命，其应用及开发的前景十分广阔。尤其是实时动态(RTK)定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力。

摘自：写论文www.udooo.com

本篇文章主要介绍了GPS中的RTK技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推进作用。
【关键词】GPS公路测量；RTK技术

1.GPS技术发展现状

GPS卫星导航系统具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。单点导航定位与相对测量定位是GPS应用的两个方面；对常规测量而言相对测量定位是主要的应用方式。
相对测量定位是利用L1和L2载波相位观测值实现高精度测量，其原理是采用载波相位测量局域差分法：在接收机之间求一次差分，在接收机和卫星观测历元之间求二次差分，通过两次差分计算解算出待定基线的长度；求解整周模糊度是其关键技术，根据算法模型，设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。静态作业模式主要用于地壳变形观测、国家大地测量、大坝变形观测等高精度测量；快速静态测量以其高效的作业效率与厘米级精度广泛应用于一般的工程测量；而RTK测量以其快速实时，厘米级精度等特点广泛应用于数据采集(如碎部测量)与工程放样中。RTK技术代表着GPS相对测量定位应用的主流。

2.GPS测量在公路测量中的应用

公路路线一般处在一条带状走廊内，其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网、线形锁、中点多边形、大地四边形等形式。

2.1常规测量方法的缺陷

规范对附合导线长度、闭合导线长度及结点导线间的长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10公里，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。
搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为五六十年代完成，经过40多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在一些地区进行路线测量作业，往往在50公里以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般路线的控制点要求布设在距路线的300米范围内。由于通视的原因，这一条件难以满足，甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区，根本无法实施常规控制测量。

2.2对于长大隧道，特大桥用常规测量有下列局限

长大隧道、特大桥等构造物一般要求测量等级在四等以上。用常规测量方法，往往采用增加测回数，延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。长大隧道、特大桥多为地形复杂困难地带，进行常规控制测量，为通视和网形，往往砍伐工作量相当大，这样测设费用很大，作业艰苦。长大隧道及特大桥的控制网高精度及与路线网的低精度衔接，虽说用平差方法可以得到克服，但由于地形条件困难，其联结的测量工作量很大，且不太方便。实际工作中，构造物的控制测量与路线的控制测量经常出现脱节现象。

2.3公路工程的测量主要GPS的功能

公路工程的测量主要应用了GPS的两大功能静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息，确定地面某点的三维坐标。我们是在新（乡）孟（州）公路武陟至温县段改建工程中首次采用静态GPS做公路路线平面控制的。由于沿线国家控制点丢失严重，国家控制点距离路线，最近的点离路线也有1.2km。该路段处于平原区，到处都是玉米地，控制测量采用常规测量有很大困难，又很难在规定的工期内完成路线控制测量、放线测量。根据当时的自然条件和地理条件的因素，就选择了首级控制沿路线每隔5km左右布设一对GPS点，沿线共布设了12对GPS点，三天就完成了53.6km的首级控制。该条公路属于二级公路，GPS平面控制按照D级布设，中间采用常规测量加密一级导线，加密的导线精度完全满足公路测量的要求。经过平差处理，这24个GPS点的最弱点位精度为4.95CM，平均点位精度为

2.85CM，平均边长相对中误差为1/486993。

经过多次的复测验证，GPS技术控制测量的精度可以完全满足公路勘察设计和公路建设的精度要求。
自从这个项目采用GPS技术测量平面控制测量以来，在以后的项目中GPS技术成为首选平面控制测量的测量方式。随着GPS技术的不断更新、仪器设备的普及，GPS技术逐渐有取代常规测量的趋势。

3.GPS技术在公路测量中的应用前景

随着我国国民经济的快速增长和西部大开发的实施，全国的高等级公路建设迎来前所未有的发展机遇，这就对勘测设计提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已完全实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈”所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。当前，用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测量提供依据；在施工阶段为桥梁，隧道建立施工控制网，这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段，其实，公路测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中，RTK技术在公路工程中的应用，有着非常广阔的前景。下面就RTK技术在公路勘测中的应用作简单的介绍。

4.RTK技术在公路测量中的应用

4.1实时动态(RTK)定位技术应用

动态定位模式在公路勘测阶段有着广阔的应用前景，可以完成地形图测绘、中桩测量、横断面测量、纵断面地面线测量等工作。测量2～4s，精度就可以达到1～3cm，且整个测量过程不需通视，有着常规测量仪器(如全站仪)不可比拟的优点。

4.2 RTK技术的优点

实时动态显示经可靠性检验的厘米级精度的测量成果(包括高程)。
彻底摆脱了由于粗差造成的返工，提高了GPS作业效率。作业效率高，每个放样点只需要停留2～3s，流动站小组作业，每小组(3～4人)每天可完成中线测量5～10km。若用其进行地形测量，每小组每天可以完成0.8～1.5km2的地形图测绘，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。在中线放样的同时完成中桩中平测量工作。应用范围广,可以涵盖公路测量(包括平、纵、横)、施工放样、监理、竣工测量、养护测量、GIS前端数据采集诸多方面。如辅助相应的软件，RTK可与全站仪联合作业，充分发挥RTK与全站仪各自的优势。
5.结语
GPS在公路勘测中的应用，对公路的勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了勘测精度和勘测效率，特别是实时动态(RTK)定位技术将在公路勘测、施工和后期养护、管理等方面有着广阔的应用前景。　[科]
【参考文献】
［１］林新超．GPS测量技术在工程测绘中的应用分析[J]．科技风.2012(01).
［２］胡连柏,齐利强.工程测绘中GPS测量技术的应用[J]．科技资讯.2012(07).