论文部分内容阅读
【摘 要】本文以GPS测量技术为例，分析了GPS定位系统的功能及特点，针对道路工程中GPS测量技术的应用进行详细探究，并阐述了GPS测量技术的发展建议。
【关键词】GPS；工程测量；道路施工；应用
引言
随着我国产业经济的迅猛发展，建筑行业的规模在不断扩大，产业素质也在逐步提高，道路工程是现代化产业经济重要的附属工程设施，通常是由桥梁、路基、隧道、沟渠排水等附属工程所组成，其施工工期一般较长，工程构造较为复杂，且线型多变，施工测量任务十分繁琐。道路测量通常具有测线长、精度要求高、工期短等特点，GPS测量技术打破了传统的测量方法，完全适应了这一要求，从而给测绘领域带来了一场技术革命，具有不可比拟的优势。
一、道路工程测量的方法和要点
在道路工程设计中进行水准测量时，也要把以后的路基高度也考虑在内。进行实地考察，以结构物工程为依据，在路线方向设置施工用水准点，在每隔二百米处设置一个，并对要加密水准点位置做细致的记录。进行实地测量时，要严格按照标准，按照四等水准测量并对使用仪器进行校核，对相临的两个水准点必须要进行闭合测量，对加密的水准点更要进行复核并要求闭合测量，同时要进行详细的记录。有时候还要根据事实情况运用合理的方法，根据各工程特点的不同，采用不同的方法，对于长线路，可以采用航空投影的方法，把摄影机安装在工具上，对不同的观测区采用不同的方法不同的要求进行投影，根据得到的航空照片，分析信息资料，编制接近实际的地形图。在初步设计阶段，测量人员根据测量资料和设计任务书，拟定公路施工的原则，计算出工程数量，选择合适设计方案，拟定出施工意见，为初步设计提供地形图、高程控制、平面等较详细的资料。施工图的设计过程中，必须要求工作人员仔细、认真。工作人员根据批准的文件，把各种方案进行详细的对比和筛选，确定设计路线方案，并进行施工图详细测量。运用GPS测量定位，提高测量精度。目前，公路勘测中虽然采用了高级的先进仪器设备，但常规的测量方法条件和横向通视的限制，效率低、作业强度大、且周期比较长。GPS定位系统由工作卫星组成的多个地面站组成的地面控制部分、空间部分和以接受机为主的用户部分组成。建立基础站进行测量，把GPRS运用到公路测量中，把已知的精准站坐标和测量值进行比较，得出修正数，接收机收到发布的修正数后与自身的的测量值进行对比，这样可以减小大部分误差，从而得到一个准确的位置。它作业不受环境和距离的限制，很实用于，局部重点工程地区和地形条件困难地区等。
二、GPS定位系统的功能及特点
1、全球全天候定位
GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，所以说GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。
2、定位精度高
一般来说，双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。应用实践也已证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
3、观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，20km以内相对静态定位，仅需15-20min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1-2min；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。
4、测站间无需通视
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。GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使选点工作变得非常灵活。
5、仪器操作简便
随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度[1]。
三、道路工程中GPS测量技术的应用
1、测量前的准备工作
1.1 放样内业数据准备。在内业将线路的起点坐标、折点坐标、终点坐标资料等等要素资料，根据需要提前将电脑设计数据直接输入到外业电子手薄待放样点的坐标库，其中道路直线上每加一米一个点，曲线上每10厘米一个点；排水需要的井位坐标；建筑需要的楼角坐标等。
1.2 基准站选定。基准站设置除满足GPS静态观测的条件外，还应设在中线放样资料范围内RTK移动站接收范围内的地势较高、四周空旷开阔的至高点上，且周围无磁场影响的已知点或未知点上，便于电台的发射。一定要确保作业区域在校正点的范围内。
1.3 外业操作。将基准站接收机设在己知基准点或未知点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输人工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作，要通过校正点来获得当地的坐标。
2、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。若在对一般的工程控制测量中，也应采用实时动态GPS测量。通过在测量中获取实时、动态的定位精度，无需在观测过程中通视，只需达到定位精度即可，从而让测量工作简单易行。 3、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]。
4、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，将会为公路工程建设的发展起到更大的作用。
5、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。
6、道路的中线测设
工程人员在大比例尺带状地形图上定线后，还应在公路实际地面上标定出来。通过采用动态GPS技术测量，只需将中线的主点坐标输入GPS接收机，系统就会自动给出放样点的位置。由于每个点的位置都是独立进行测量的，所以各点的放样精度通常一致，很少产生累积误差。
7、纵，横断面的测量
公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面，由于所用数据都是测绘地形图时采集求的，因此，需要再到现场进行纵、横断面测量。从大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时，采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用，各方面都有优势。
四、GPS测量技术的发展建议
1、加强专业人才培养
把GPS测量技术传播到更多的工作人员中，鼓励测量人员使用GPS技术。相关单位要积极呼吁工作人员参加学习和锻炼中来，为员工获得相关的资质做保障，奠定强大的人才基础。
2、加大测量技术创新
传统的测量技术在实际工作中仍然发挥着很大的作用，所以我们应该倍加珍惜。但是随着科技的发展，GPS测量技术有着更为高效的测量效果，所以我们要重视GPS测量技术，并不断加强在其技术领域的探索，并积极应用创新方法到实际测量工作中去，让创新不断地提高工作效率[3]。
3、加强宣传力度
在宣传方面，要不遗余力地进行测量方面的全方位教育，将测量的重要性传递到社会的各个角落，让群众知道测量事业对于我们生活的积极意义。在青年学生中间普及相关的科学原理并介绍GPS测量的光明发展前景，从而吸引更多有志青年加入到测绘行业中来，使我们未来的公路能够应用上更加先进的GPS技术。
结束语
GPS技术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：
[1]雷娟.GPS测量在道路工程中的应用[J].铁道勘测与设计，2007（01）：1-4.
[2]陈康跃.工程测量在路桥工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（35）：303.
[3]任国定.工程测量在路桥工程施工中的应用[J].黑龙江科学，2014（10）：159.
【关键词】GPS；工程测量；道路施工；应用
引言
随着我国产业经济的迅猛发展，建筑行业的规模在不断扩大，产业素质也在逐步提高，道路工程是现代化产业经济重要的附属工程设施，通常是由桥梁、路基、隧道、沟渠排水等附属工程所组成，其施工工期一般较长，工程构造较为复杂，且线型多变，施工测量任务十分繁琐。道路测量通常具有测线长、精度要求高、工期短等特点，GPS测量技术打破了传统的测量方法，完全适应了这一要求，从而给测绘领域带来了一场技术革命，具有不可比拟的优势。
一、道路工程测量的方法和要点
在道路工程设计中进行水准测量时，也要把以后的路基高度也考虑在内。进行实地考察，以结构物工程为依据，在路线方向设置施工用水准点，在每隔二百米处设置一个，并对要加密水准点位置做细致的记录。进行实地测量时，要严格按照标准，按照四等水准测量并对使用仪器进行校核，对相临的两个水准点必须要进行闭合测量，对加密的水准点更要进行复核并要求闭合测量，同时要进行详细的记录。有时候还要根据事实情况运用合理的方法，根据各工程特点的不同，采用不同的方法，对于长线路，可以采用航空投影的方法，把摄影机安装在工具上，对不同的观测区采用不同的方法不同的要求进行投影，根据得到的航空照片，分析信息资料，编制接近实际的地形图。在初步设计阶段，测量人员根据测量资料和设计任务书，拟定公路施工的原则，计算出工程数量，选择合适设计方案，拟定出施工意见，为初步设计提供地形图、高程控制、平面等较详细的资料。施工图的设计过程中，必须要求工作人员仔细、认真。工作人员根据批准的文件，把各种方案进行详细的对比和筛选，确定设计路线方案，并进行施工图详细测量。运用GPS测量定位，提高测量精度。目前，公路勘测中虽然采用了高级的先进仪器设备，但常规的测量方法条件和横向通视的限制，效率低、作业强度大、且周期比较长。GPS定位系统由工作卫星组成的多个地面站组成的地面控制部分、空间部分和以接受机为主的用户部分组成。建立基础站进行测量，把GPRS运用到公路测量中，把已知的精准站坐标和测量值进行比较，得出修正数，接收机收到发布的修正数后与自身的的测量值进行对比，这样可以减小大部分误差，从而得到一个准确的位置。它作业不受环境和距离的限制，很实用于，局部重点工程地区和地形条件困难地区等。
二、GPS定位系统的功能及特点
1、全球全天候定位
GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，所以说GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影响。
2、定位精度高
一般来说，双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。应用实践也已证明，GPS相对定位精度在50km以内可达10-6m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
3、观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，20km以内相对静态定位，仅需15-20min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15km以内时，流动站观测时间只需1-2min；采取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。因而使用GPS技术建立控制网，可以大大提高作业效率。
4、测站间无需通视
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。GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间，同时也使选点工作变得非常灵活。
5、仪器操作简便
随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高，在观测中测量员只需安置仪器，连接电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作，如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任务。如果在一个测站上需作长时间的连续观测，还可以通过数据通讯方式，将所采集的数据传送到数据处理中心，实现全自动化的数据采集与处理。另外，接收机体积也越来越小，相应的重量也越来越轻，极大地减轻了测量工作者的劳动强度[1]。
三、道路工程中GPS测量技术的应用
1、测量前的准备工作
1.1 放样内业数据准备。在内业将线路的起点坐标、折点坐标、终点坐标资料等等要素资料，根据需要提前将电脑设计数据直接输入到外业电子手薄待放样点的坐标库，其中道路直线上每加一米一个点，曲线上每10厘米一个点；排水需要的井位坐标；建筑需要的楼角坐标等。
1.2 基准站选定。基准站设置除满足GPS静态观测的条件外，还应设在中线放样资料范围内RTK移动站接收范围内的地势较高、四周空旷开阔的至高点上，且周围无磁场影响的已知点或未知点上，便于电台的发射。一定要确保作业区域在校正点的范围内。
1.3 外业操作。将基准站接收机设在己知基准点或未知点上，开机后进行必要的系统设置、无线电设置及天线高等输人工作。流动站接收机开机后首先进行系统设置，输入转换参数，再进行流动站的设置和初始化工作，要通过校正点来获得当地的坐标。
2、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。若在对一般的工程控制测量中，也应采用实时动态GPS测量。通过在测量中获取实时、动态的定位精度，无需在观测过程中通视，只需达到定位精度即可，从而让测量工作简单易行。 3、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]。
4、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，将会为公路工程建设的发展起到更大的作用。
5、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。
6、道路的中线测设
工程人员在大比例尺带状地形图上定线后，还应在公路实际地面上标定出来。通过采用动态GPS技术测量，只需将中线的主点坐标输入GPS接收机，系统就会自动给出放样点的位置。由于每个点的位置都是独立进行测量的，所以各点的放样精度通常一致，很少产生累积误差。
7、纵，横断面的测量
公路中线确定后，利用中线桩点坐标，通过绘图软件，即可给出路线纵断面和各桩点的横断面，由于所用数据都是测绘地形图时采集求的，因此，需要再到现场进行纵、横断面测量。从大大减少了外业工作。如果需要进行现场断面测量时，采用实时GPS测量。与传统方法相比，在精度、经济、实用，各方面都有优势。
四、GPS测量技术的发展建议
1、加强专业人才培养
把GPS测量技术传播到更多的工作人员中，鼓励测量人员使用GPS技术。相关单位要积极呼吁工作人员参加学习和锻炼中来，为员工获得相关的资质做保障，奠定强大的人才基础。
2、加大测量技术创新
传统的测量技术在实际工作中仍然发挥着很大的作用，所以我们应该倍加珍惜。但是随着科技的发展，GPS测量技术有着更为高效的测量效果，所以我们要重视GPS测量技术，并不断加强在其技术领域的探索，并积极应用创新方法到实际测量工作中去，让创新不断地提高工作效率[3]。
3、加强宣传力度
在宣传方面，要不遗余力地进行测量方面的全方位教育，将测量的重要性传递到社会的各个角落，让群众知道测量事业对于我们生活的积极意义。在青年学生中间普及相关的科学原理并介绍GPS测量的光明发展前景，从而吸引更多有志青年加入到测绘行业中来，使我们未来的公路能够应用上更加先进的GPS技术。
结束语
GPS技术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：
[1]雷娟.GPS测量在道路工程中的应用[J].铁道勘测与设计，2007（01）：1-4.
[2]陈康跃.工程测量在路桥工程施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（35）：303.
[3]任国定.工程测量在路桥工程施工中的应用[J].黑龙江科学，2014（10）：159.