浅谈GPS测量技术及其在道路工程测量上的应用

赵亮

摘要：本文结合具体工程实例，从GPS技术的工作原理及特点出发，详细地阐述了GPS测量技术在道路测量中的不同应用方面，介绍了重点控制内容，为道路施工管理人员在工作中提供了重要建议与指导。

关键词：GPS；道路工程；测量技术

一、引言

GPS是当前全球最先进、最完善的卫星导航系统及定位系统，具有全天候、自动化、高精度、高效益等特点。GPS定位测量是通过接收卫星信号而采取相应的数据处理，从而从中求得测量的空间位置，通过其极高的精密度，提供精确的三维坐标。

道路工程是指长宽比很大的工程，包括铁路、公路、供水明渠、输电线路、各种用途的管道工程等。这些工程的主体一般是在地表，但也有在地下和空中的，如地铁、地下管道、架空索道和架空输电线路等。道路工程的测量工作，包括道路控制测量、道路地形测绘、道路定测和施工测量。GPS在道路工程中的应用，目前主要是用于建立各种道路工程控制网及施工方样等。随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长，控制点少，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密的方法。GPS精密的定位技术可以既省时，又省力的解决这一精度问题，工作效率高，更能有力的保障工程施工质量成果的可靠性。

二、道路工程中GPS测量技术的应用

但是采用常规测量方法方法建立道路工程的基础控制，往往会存在以下问题：（1）规范对附合或闭合导线长度及结点导线间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。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。（2）由于国家大地点破坏严重，在路线附近往往难以找到合适的控制点，即使搜集到控制点一般很难保证为同一测量系统，多是国测、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，势必影响测量成果的质量。（3）测量工作在道路勘测设计和施工的各个阶段都不可缺少，而且同一测站要重复工作五六次，甚至十来次。野外施工周期较长，劳动强度较大，生产成本居高不下。GPS测量技术在道路施工控制测量中得到了广泛应用，具有高精度及高效率的特点，与传统的测量技术相比，GPS技术由于其应用范围不断的扩展，在道路建设中可以完成多项工作，具有很明显的优势。

2.1控制测量

传统的测量手段在道路工程控制测量中会受到天气条件、通视条件等因素的影响，既费时，精确度又得不到保证。而GPS测量技术是建立控制网，通过采用静态测量来达到获取高精度、全天候、高速度的精确测量效果，可以满足对特大桥梁、大长型隧道等道路建设工程控制的测量需求。GPS网的设计包括网形构造、精度、基准等方面的设计。无论何种方法布设控制网都要遵循控制测量的原则即分级布网、逐级控制；要有足够的精度和密度；要有统一的规格。目前的GPS控制测量，基本上都采用相对定位的测量方法，对于高等级的工程GPS控制网宜采用边连式或网连式。

2.2绘制大比例地形图

随着GPS技术在道路工程中的广泛应用，以及道路航测遥感技术的不断发展，GPS技术也投入应用到道路航测绘制大比例地形图方面。高等级公路选线大多是在大比例尺带状地形图上进行，如果使用传统的测量方法，必须先要建立控制网，在进行碎部测量之后才能绘制成大比例尺地形图，不仅工作速度慢，花费时间长，而且还加大了工作量。应用动态实时GPS测量来绘制各种大比例尺地形图，构成碎部点数据，将采集的碎部点坐标输入其属性，在室内即可利用绘图软件完成图形，不仅加快了信息采集速度，为各种导航系统提供准确及时的空间位置，而且使测图既省时、又省力，精确度大大提高。

2.3道路施工的放样测量

当今GPS技术系统已经具有较好的硬件设备，同时也有丰富的软件系统。在公路选线过程中，要按照勘测设计规范来准确设计道路线，使其符合要求，利用实时动态GPS技术在施工放样测量过程中，按照一定间隔采集数据，选择另外一个已知点为参考站，遇到重要地物，对点、线、面及坡度的测量准确定位，再将数据传入计算机，利用AutoCAD软件选线，从而让放样极为方便，而且精确度非常高，均可达到厘米级。随着动态GPS测量技术的不断进步与完善，将会为道路工程建设的发展起到更大的作用。

2.4道路工程施工变形观测

动态实时GPS变形监测网可以达到毫米级的测量精度，在对道路工程施工中变形观测，如对现浇梁进行变形观测、隧道施工的变形观测以及路基路堤沉降观测等，其精确度要比传统和一般的工程监控网更加宽阔，提高了一个数量级，具有广阔的前景。

2.5道路的中线测设

测量人员在大比例尺带状地形图上定线后，需将道路中线在地面上标定出来。并得到中桩坐标及坐标文件。采用实时GPS测量，只需将中桩点坐标或坐标文件输入到GPS电子手簿中，系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。

2.6线路横断面与纵断面测量

在确定道路中线后，通过利用中线桩点坐标和绘图软件来给出路线横断面及各桩点的纵断面。由于所有使用的数据都是利用实时动态GPS技术在测绘地形图时所采集而来，所以勿需再去现场测量横、纵断面，从而大大提高了工作效率，减少外业工作量。此外，如果还需要对现场断面进行测量，也可以采用动态GPS进行定位测量。在此项测量过程中，GPS测量技术与传统测量方法相比较，其效率、精度、实用和经济等各方面都具有很明显的优势。

三、结束语

利用GPS进行平面控制测量和高程控制测量，具有布网灵活、外业观测速度快、全天候作业、定位精度高等优点，经内业处理在统一坐标系下提供控制点的三维数据信息，不但提高了在道路工程测量中的作业效率，而且大大降低了人力、物力和财力。随着GPS定位测量技术的在道路测量中的不断应用及经验积累，其在以后的工程勘测各个领域的应用必将得到广泛普及。

参考文献：

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[2]刘勇.GPS测量技术及其在工程测量中的应用[J].世界有色金属，2017（2）：92-93.

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