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摘 要：本文结合作者多年的工作经验，阐述了GPS技术在高速公路测量和市政道路中的应用，提供给同行参考。关键词：GPS技术；公路测量
中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：
1、GPS测量概况
实时GPS系统由以下3部分组成.
(1) GPS信号接收系统。理论上讲，双频接收机与单频接收机均可用于实时GPS测量。但是，单频机进行整周未知数的初始化需要较长的时间，此乃实时动态测量所不允许的；加之单频机在实际作业时容易夫锁，失锁后的重新初始化要占去许多时间，因此，实际做作业中一般应采用双频机。
(2)数据实时传输系统。为把基准站的信息及观测数据一起实时传输到流动站，并与流动站的观测数据进行实时处理，必须配置高质量的无线通讯设备(包括无线信号调制解调器)。由于数据信息量大,必须采用较高的传输速度，波特率通常要在9600以上。利用数据实时传输系统,流动站可以随时调阅基准站的工作状态和设站信息，这对于保证成果质量的排除观测中出现的问题十分有利。
(3)数据实时处理系统。基准站将自身信息与观测数据，通过数据链传输至流动站，流动站将从基准站接收到的信息与自身采集的观测数据组成差分观测值。 在整周未知数解算出台后，即可进行每个历元的实时处理。只要保持锁定四颗以上的卫星，并具有足够的几何图形强度，就能随时给出厘米级的点位精度。因此，必须具备功能很强的数据处理系统。目前该系统已发展成为多功能的完整系统,所以能成功地用于实际作业中。
2、GPS测量技术的应用特点目前公路测量中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。利用GPS测量可提高作业效率，减轻劳动强度，保证了高等级公路测量质量。GPS测量主要有以下特点：
2.1 测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。
2.2 定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，面红外仪标称精度为5rrn+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100~500km的基线上可达10-6~10-7，且不易受人为因素影响。全过程由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、数据预处理、平差计算。
2.3 作业效率高。GPS测量的自动化程度很高，目前GPS接收机已趋小型化和操作机械化，利用数据处理软件每个放样点只需要停留1～2s即可求出测点的三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。流动站小组作业，每小组（3～5人）可完成中线测量5~10km，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
2.4 提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可精确测定观测站的大地高程。
2.5 操作简便。GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。
3、GPS技术在公路测量中的应用
3.1 GPS公路测量的准备工作。应用GPS进行公路测量，首先要在测量工作前做好基础的准备工作，收集公路工程有关资料，准备施工设计图纸及其测设成果等资料，并拟定测量作业计划，组织有关测量人员对工程设计方案等进行分析。最终选择适合公路工程特点的GPS测量技术进行公路工程的测量工作。目前公路工程测量中多采用常规静态GPS测量方式进行公路工程的测量。随着实时动态测量技术的发展，实时动态测量技术的应用也逐渐增多，并向着公路工程测量主流方向发展。
3.2 实时动态RTK-GPS测量技术在公路测量中的应用。
实时动态测量技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，在实时动态作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。在公路测量中，首先由设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，将公路线性在地面标定出来。然后由测量人员将中线点坐标輸入GPS接收机，由系统定出放样点位。并通过每个点位独立地测量来杜绝传统测量工作中的积累误差，提高公路测量工作的放样精度。在公路中线确定后，应开始着手进行纵横断面的测量。利用中线桩点坐标与绘图软件，绘制路线纵断面与各桩点横断面。采用测绘地形图采集数据，减少了现场进行纵横断面测量的工作，从而减少了外业作业工作，提高了测量工作效率。3.3 常规GPS测量技术在公路测量的应用。由于工程测量技术条件的限制等原因，在许多工程中采用常规GPS测量的情况也较为常见。首先最好进行GPS测量网技术方案设计。GPS点位的选择应符合技术要求和传统埋点要求外，还要有利于使用其他测量方法进行联测；点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°；点位应远离大功率无线点发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m,并应远离高压输电线，其距离不得小于50m；点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体如河面、湖面。其次，要科学制定观测方法包括卫星高度角、有效观测卫星数、平均重复设站数、几何图形强度PDOP值、 时段数和数据采样间隔的选定。在实际操作过程中，测量人员要首先检查仪器完好状态、保障仪器充足的电力供应，并复核采集器软件情况。同时还要注重通讯工具、交通工具的检验。做好基础准备工作后，即开始进行仪器的安装。首先进行测站仪器的安置，并将接收机、电源、采集器等按照正确的方式进行连接，并计算出天线高。然后按照采集器说明书要求操作步骤进行采集器的操作。观测组还应严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机。
3.4 以数据流的统一管理促进GPS测量技术的应用。公路工程测量工作数据流对保障工程测量精准度有着重要的影响。实施GPS测量技术过程中，测量企业或部门要认识到统一数据流格式、统一管理、实现数据流电子化与数据流安全管理对GPS测量技术应用的重要影响。加强现场数据统一管理、加强数据备份、查询、调用等数据库的管理功能完善，为有效提高测量质量奠定基础，促进公路工程建设施工质量的提高。
常规GPS外业数据处理：先外业观测数据的检核包括重复基线边较差的检验、同步环各坐标分量闭合差的检验、异步环各坐标分量闭合差的检验等，再进行GPS控制网的数据处理包括基线解算和网平差，基线解算我们采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数选定包括卫星截止高度角一般≥150，电离层模型，对流层模型，星历为广播星历还是精密星历，采用L1频率还是L1L2两个频率； GPS网的平差计算应用软件在WGS—84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS—84坐标系下GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到 1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用GPSADJ（Ver 2.0）软件包或Solution(ver 2.1)软件包进行二维约束平差。另外,有时还要检核控制网起算点精度。
4、结束语
GPS在公路测量中的应用，对高等级公路的测量手段和作业方法产生了革命性的变革，它将对传统的作业理念予以更新，极大地提高了测量放样精度和作业效率。随着经济快速发展，GPS设备价格已能为大中型建筑施工企业所接受而越来越得到广泛应用，最近几年,本人在多条公路建设中运用GPS测量技术取得很好效益，积累了丰富的实践经验。
中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：
1、GPS测量概况
实时GPS系统由以下3部分组成.
(1) GPS信号接收系统。理论上讲，双频接收机与单频接收机均可用于实时GPS测量。但是，单频机进行整周未知数的初始化需要较长的时间，此乃实时动态测量所不允许的；加之单频机在实际作业时容易夫锁，失锁后的重新初始化要占去许多时间，因此，实际做作业中一般应采用双频机。
(2)数据实时传输系统。为把基准站的信息及观测数据一起实时传输到流动站，并与流动站的观测数据进行实时处理，必须配置高质量的无线通讯设备(包括无线信号调制解调器)。由于数据信息量大,必须采用较高的传输速度，波特率通常要在9600以上。利用数据实时传输系统,流动站可以随时调阅基准站的工作状态和设站信息，这对于保证成果质量的排除观测中出现的问题十分有利。
(3)数据实时处理系统。基准站将自身信息与观测数据，通过数据链传输至流动站，流动站将从基准站接收到的信息与自身采集的观测数据组成差分观测值。 在整周未知数解算出台后，即可进行每个历元的实时处理。只要保持锁定四颗以上的卫星，并具有足够的几何图形强度，就能随时给出厘米级的点位精度。因此，必须具备功能很强的数据处理系统。目前该系统已发展成为多功能的完整系统,所以能成功地用于实际作业中。
2、GPS测量技术的应用特点目前公路测量中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。利用GPS测量可提高作业效率，减轻劳动强度，保证了高等级公路测量质量。GPS测量主要有以下特点：
2.1 测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。
2.2 定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，面红外仪标称精度为5rrn+5ppm，GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。实验证明，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达12×10-6，而在100~500km的基线上可达10-6~10-7，且不易受人为因素影响。全过程由微电子技术、计算机技术控制，自动记录、数据预处理、平差计算。
2.3 作业效率高。GPS测量的自动化程度很高，目前GPS接收机已趋小型化和操作机械化，利用数据处理软件每个放样点只需要停留1～2s即可求出测点的三维坐标。而其它观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。流动站小组作业，每小组（3～5人）可完成中线测量5~10km，其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
2.4 提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可精确测定观测站的大地高程。
2.5 操作简便。GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。
3、GPS技术在公路测量中的应用
3.1 GPS公路测量的准备工作。应用GPS进行公路测量，首先要在测量工作前做好基础的准备工作，收集公路工程有关资料，准备施工设计图纸及其测设成果等资料，并拟定测量作业计划，组织有关测量人员对工程设计方案等进行分析。最终选择适合公路工程特点的GPS测量技术进行公路工程的测量工作。目前公路工程测量中多采用常规静态GPS测量方式进行公路工程的测量。随着实时动态测量技术的发展，实时动态测量技术的应用也逐渐增多，并向着公路工程测量主流方向发展。
3.2 实时动态RTK-GPS测量技术在公路测量中的应用。
实时动态测量技术是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度，在实时动态作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态。在公路测量中，首先由设计人员在大比例尺带状地形图上定线后，将公路线性在地面标定出来。然后由测量人员将中线点坐标輸入GPS接收机，由系统定出放样点位。并通过每个点位独立地测量来杜绝传统测量工作中的积累误差，提高公路测量工作的放样精度。在公路中线确定后，应开始着手进行纵横断面的测量。利用中线桩点坐标与绘图软件，绘制路线纵断面与各桩点横断面。采用测绘地形图采集数据，减少了现场进行纵横断面测量的工作，从而减少了外业作业工作，提高了测量工作效率。3.3 常规GPS测量技术在公路测量的应用。由于工程测量技术条件的限制等原因，在许多工程中采用常规GPS测量的情况也较为常见。首先最好进行GPS测量网技术方案设计。GPS点位的选择应符合技术要求和传统埋点要求外，还要有利于使用其他测量方法进行联测；点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，被测卫星的地平高度角应大于15°；点位应远离大功率无线点发射源（如电视台、微波站等），其距离不得小于200m,并应远离高压输电线，其距离不得小于50m；点位附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体如河面、湖面。其次，要科学制定观测方法包括卫星高度角、有效观测卫星数、平均重复设站数、几何图形强度PDOP值、 时段数和数据采样间隔的选定。在实际操作过程中，测量人员要首先检查仪器完好状态、保障仪器充足的电力供应，并复核采集器软件情况。同时还要注重通讯工具、交通工具的检验。做好基础准备工作后，即开始进行仪器的安装。首先进行测站仪器的安置，并将接收机、电源、采集器等按照正确的方式进行连接，并计算出天线高。然后按照采集器说明书要求操作步骤进行采集器的操作。观测组还应严格按调度表规定的时间进行作业，保证同步观测同一卫星组，接收机在观测过程中不应在接收机近旁使用对讲机。
3.4 以数据流的统一管理促进GPS测量技术的应用。公路工程测量工作数据流对保障工程测量精准度有着重要的影响。实施GPS测量技术过程中，测量企业或部门要认识到统一数据流格式、统一管理、实现数据流电子化与数据流安全管理对GPS测量技术应用的重要影响。加强现场数据统一管理、加强数据备份、查询、调用等数据库的管理功能完善，为有效提高测量质量奠定基础，促进公路工程建设施工质量的提高。
常规GPS外业数据处理：先外业观测数据的检核包括重复基线边较差的检验、同步环各坐标分量闭合差的检验、异步环各坐标分量闭合差的检验等，再进行GPS控制网的数据处理包括基线解算和网平差，基线解算我们采用消电离层的双差浮点解或加点离层改正的双差整数解（固定解），其主要技术参数选定包括卫星截止高度角一般≥150，电离层模型，对流层模型，星历为广播星历还是精密星历，采用L1频率还是L1L2两个频率； GPS网的平差计算应用软件在WGS—84空间直角坐标系下进行三维无约束平差，以检查本次GPS网的内符合精度。同时为将WGS—84坐标系下GPS基线观测值投影到高斯平面上，并转换到 1980西安坐标系或1954北京坐标系中（或地方独立坐标系），采用GPSADJ（Ver 2.0）软件包或Solution(ver 2.1)软件包进行二维约束平差。另外,有时还要检核控制网起算点精度。
4、结束语
GPS在公路测量中的应用，对高等级公路的测量手段和作业方法产生了革命性的变革，它将对传统的作业理念予以更新，极大地提高了测量放样精度和作业效率。随着经济快速发展，GPS设备价格已能为大中型建筑施工企业所接受而越来越得到广泛应用，最近几年,本人在多条公路建设中运用GPS测量技术取得很好效益，积累了丰富的实践经验。