论文部分内容阅读
摘要：CPS技术广泛应用于生活的方方面面，它主要应用了全球卫星定位的技术，为人们的工作、生活需求带来很多方便，其中，在交通工程的勘测中，GPS技术为工程的勘测提供了很多便利，使得工作人员快速的获得高精度的测量数据。本文重点介绍了GPS的测量模式、定位技术在公路勘测中的作用。
关键词：GPS技术；公路；勘测
中图分类号：P288文献标识码： A
引言
当前，我国经济不断的发展，公路的修建工作以及GPS技术的应用也趋向成熟。因此，这种技术在公路勘测设计中已得到了不断的加深与推广应用，特别是实时动态（RTK）定位技术将在公路勘测与施工以及后期养护、管理方面的应用，在公路勘测设计领域中也是具有良好的前景和广泛的应用价值。
一、GPS系统的详细介绍
GPS系统是全球的卫星定位系统，起初是美国为了满足军事上的导航定位需求而开发的一项集测量、定位于一体的卫星系统，现在它的技术已经应用于社会经济的大部分领域，现在的GPS广泛用于测量这个技术领域，比如：摄影、工程、大地等等各方面。
1、系统组成
空间的卫星系统的六个轨道中都有24颗高轨道卫星均匀分布，而且轨道的平面和赤道的平面有一定的倾斜角度，轨道平面之间也有倾斜度，轨道平面的间距大约是60度，整个系统的分布一定要保证地球的任一点都可以满足最少有4颗的可视卫星。
地面的监控系统主要有国家基地、主控站、注入站、监控站等共同组成。地面的监控系统一方面要向卫星导入电文，另一方面对空间的卫星控制、监测。
用户的接受系统相对来说就比较简单了，它主要包括GPS系统的卫星接收器，处理数据的软件。接收单元，天线单元共同构成了卫星接收机，接收单元主要是记录GPS监测到的信号，并对这些信号进行过滤、解调等各种技术的处理，接收单元还负责获取定时定位和速度的测量数据。数据处理器是构成接收机的核心，它主要负责管理、控制整个系统以及处理实时的数据等工作。天线单元就负责捕获、跟踪空间轨道中的卫星，同时它还会将GPS的信号进行放大处理，然后接受处理后的信号。
这些程序都按照一定的步骤完成后，用户就能够得到符合自己要求的数据信息。
2、系统的特点
GPS技术能够为大众所接受，特别是近几年，这种技术已经应用于基础的研究，新领域的开拓，软硬件项目的开发等各个领域。现代社会随着工程技术的不断改革，这种技术又出现在工程测量这个应用领域，而且还给工程的建设带来很多便利的条件。GPS系统的特点主要有以下几点：
2.1测量点之间，测量点与目标点之间不需要通视。这在很大程度上帮助了工作人员的劳动量，使得工程的选点更加方便、灵活，但是为了确保信号的接受不受干扰，一定要保证测量点上空开阔。
2.2根据调查可知，一般红外仪的精度是5ppm+5mm，一般的双频接收机精度达到1ppm+5mm，而且，两点之间的距离越大，GPS的优势就会越明显，增加了数据的精密性，为工程的实施提供了更加精准的数据，在一定程度上降低了风险的发生。
2.3观测的时间相对比较短，如果是根据参照物快速定位，一般情况下只需要5分钟观测，节省了时间和人力资源，方便快捷。
2.4GPS测量的数据能给设计师提供更加准确的三维坐标。
2.5这种技术基本上是自动化，工作人员只需要负责仪器的安装、开关，还有仪器工作状态的监视，这样在很大程度上减少了工作人员的工作量，减少了出错的几率。
2.6系统的观测没有时间、地点、天气状况等环境因素的限制。
二、现代GPS技术在公路勘测中的应用分析
公路具有如下特征：它既能反映制图区域内地球自然表面的高低起伏，又能反映其上地物立体形状。它是用立体离散点表示地形或地貌以及地物空间立体形态的矢量地图，在反映地物的平面位置或大小与竖直方向的高程或高度时，都是按1：1或同一比例尺表示的。它在反映空间地理信息时都是比较精确、细致和详细的，用比例尺的概念表示就是大比例尺的，如1：500、1：1000和1：200，且通常都是小区域的。它只能是数字或电子形式的，不能是纸质的。
1、立体数据的采集
公路数据的采集方法较多，现代GPS采集是诸多方法中的一种，但现代GPS野外数据采集一般工作量比较大，要注意各种技术人员的密切合作，来提高工作的效率和质量。该方法适用于大比例尺、精度要求高的立体空间数据，且作业面积范围较小的工程。在利用现代GPS野外获取立体公路数据勘测时，公路底部特征点数据的获取是比较容易的，难点在于怎样获取公路顶部特征点数据。
2、勘测公路的方法
勘测水平距离和两个竖直角，来求公路的高度在进行勘测竖直角时，由于公路很高，受到现代GPS望远镜仰角的限制，因此要将仪器架在离建筑物较远的地方，才能进行勘测。用现代GPS来勘测公路的顶部和底部的两个竖直角和到公路的水平距离计算公路的高度。公路的高度H=h1+h2，其中：h1=s tan（v1），h2=s tan（v2）。式中：v1=顶部竖直角，v2=底部竖直角，s=水平距离。此方法勘测高度的精度取决于测距和角度勘测精度，适合用在点状公路、线状公路和规则的面状公路。而勘测两个斜距和一个平距，来求公路的高度在测距离时，同样遇到如方法1中的影响。用现代GPS来勘测公路点的顶部和底部的两个斜距，及到公路的水平距离，利用直角三角形的原理来计算公路的高度。
3、实验精度分析
总之，在公路勘测中，可以用现代GPS采集公路底部特征点的数据，同时可以利用现代GPS有棱镜勘测法对公路的高度进行勘测，充分显示了它在该领域实际勘测中具有更大的优越性和适应性。
4、需要注意的
4.1在GPS公路勘测中要特别注意中央子午线的选择，因为不同经度的中央子午线可能导致不同投影带的出现，当测区距离变形值大于2.5cm/km时，就必须建立公路抵偿坐标系。如果我们合理的选择中央子午线的位置，使长度投影到该投影带所产生的变形恰好能够抵偿这一长度投影到椭球面上产生的变形，那么高斯平面上的长度也能够和实际长度保持一致，避免长度变形。处理工程投影变形的常规方法是以测区平均子午线为中央子午线，将平面已知点进行换带计算，然后进行二维约束平差。如果东西方向线路过长，可以将整个线路分为多个投影带。在分带附近布设一对相互通视的GPS点，为使采用其他测量方法进行加密时两分带在该处的坐标能统一和唯一。
4.2除了特殊需要，一般GPS基线长度相差不要过大，这样可以使GPS测量的精度分布均匀。
4.3GPS网不要有开放式的网型结构，应构成封闭式闭合环和子环路。
三、 GPS技术在公路勘测设计应用中的优点
1、在进行高程相对较大，测量面积较大地区时，利用常规方法测定这些点的平面位置和高程需要很多过渡点，不仅测量时间周期长，而且测量精度难以保证，另外还会出现不少无检核的支点，已发生错误，利用GPS采集的点，可直接构成网形，精度高、速度快具有较高的可靠性。
2、能够直接获得三维坐标。与传统的测量方法相比,在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程，从而得到三维坐标。
3、由于野外地形限制，常规测量需要布设多个支点，而GPS测站之间无需通视，使得选点更加灵活方便。
4、定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标精度为5mm+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。大量时间证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12x10-6，而在100~500公里的基线上可达10-6~10-7。
5、不受天气影响、作业速度快、灵活，显著的提高了作业效率,大大降低了劳动强度。在短时间内迅速准确的完成野外数据采集工作，为提前工期做出了貢献。
结束语
GPS技术在公路勘测的应用变得越来越广泛，它在工程中有着革命性的积极作用，大大提高了数据勘测的精确度，操作也变的更加简单，为工程的设计提供了可靠的基础资料以及精确的数字保证，促进了工程建设的迅速发展。
参考文献
[1]陈基炜，熊福文.GPS-RTK作业的若干技术问题与思考[J].上海地质，2012.2（3）：48.
[2]徐志刚.GPS系统在公路勘测设计中的应用研究[J].中小企业管理与科技，2011.（5）.
[3]刘相灵.GPS技术在公路工程控制测量中的应用思路探讨[J].科技资讯，2011.（5）.
关键词：GPS技术；公路；勘测
中图分类号：P288文献标识码： A
引言
当前，我国经济不断的发展，公路的修建工作以及GPS技术的应用也趋向成熟。因此，这种技术在公路勘测设计中已得到了不断的加深与推广应用，特别是实时动态（RTK）定位技术将在公路勘测与施工以及后期养护、管理方面的应用，在公路勘测设计领域中也是具有良好的前景和广泛的应用价值。
一、GPS系统的详细介绍
GPS系统是全球的卫星定位系统，起初是美国为了满足军事上的导航定位需求而开发的一项集测量、定位于一体的卫星系统，现在它的技术已经应用于社会经济的大部分领域，现在的GPS广泛用于测量这个技术领域，比如：摄影、工程、大地等等各方面。
1、系统组成
空间的卫星系统的六个轨道中都有24颗高轨道卫星均匀分布，而且轨道的平面和赤道的平面有一定的倾斜角度，轨道平面之间也有倾斜度，轨道平面的间距大约是60度，整个系统的分布一定要保证地球的任一点都可以满足最少有4颗的可视卫星。
地面的监控系统主要有国家基地、主控站、注入站、监控站等共同组成。地面的监控系统一方面要向卫星导入电文，另一方面对空间的卫星控制、监测。
用户的接受系统相对来说就比较简单了，它主要包括GPS系统的卫星接收器，处理数据的软件。接收单元，天线单元共同构成了卫星接收机，接收单元主要是记录GPS监测到的信号，并对这些信号进行过滤、解调等各种技术的处理，接收单元还负责获取定时定位和速度的测量数据。数据处理器是构成接收机的核心，它主要负责管理、控制整个系统以及处理实时的数据等工作。天线单元就负责捕获、跟踪空间轨道中的卫星，同时它还会将GPS的信号进行放大处理，然后接受处理后的信号。
这些程序都按照一定的步骤完成后，用户就能够得到符合自己要求的数据信息。
2、系统的特点
GPS技术能够为大众所接受，特别是近几年，这种技术已经应用于基础的研究，新领域的开拓，软硬件项目的开发等各个领域。现代社会随着工程技术的不断改革，这种技术又出现在工程测量这个应用领域，而且还给工程的建设带来很多便利的条件。GPS系统的特点主要有以下几点：
2.1测量点之间，测量点与目标点之间不需要通视。这在很大程度上帮助了工作人员的劳动量，使得工程的选点更加方便、灵活，但是为了确保信号的接受不受干扰，一定要保证测量点上空开阔。
2.2根据调查可知，一般红外仪的精度是5ppm+5mm，一般的双频接收机精度达到1ppm+5mm，而且，两点之间的距离越大，GPS的优势就会越明显，增加了数据的精密性，为工程的实施提供了更加精准的数据，在一定程度上降低了风险的发生。
2.3观测的时间相对比较短，如果是根据参照物快速定位，一般情况下只需要5分钟观测，节省了时间和人力资源，方便快捷。
2.4GPS测量的数据能给设计师提供更加准确的三维坐标。
2.5这种技术基本上是自动化，工作人员只需要负责仪器的安装、开关，还有仪器工作状态的监视，这样在很大程度上减少了工作人员的工作量，减少了出错的几率。
2.6系统的观测没有时间、地点、天气状况等环境因素的限制。
二、现代GPS技术在公路勘测中的应用分析
公路具有如下特征：它既能反映制图区域内地球自然表面的高低起伏，又能反映其上地物立体形状。它是用立体离散点表示地形或地貌以及地物空间立体形态的矢量地图，在反映地物的平面位置或大小与竖直方向的高程或高度时，都是按1：1或同一比例尺表示的。它在反映空间地理信息时都是比较精确、细致和详细的，用比例尺的概念表示就是大比例尺的，如1：500、1：1000和1：200，且通常都是小区域的。它只能是数字或电子形式的，不能是纸质的。
1、立体数据的采集
公路数据的采集方法较多，现代GPS采集是诸多方法中的一种，但现代GPS野外数据采集一般工作量比较大，要注意各种技术人员的密切合作，来提高工作的效率和质量。该方法适用于大比例尺、精度要求高的立体空间数据，且作业面积范围较小的工程。在利用现代GPS野外获取立体公路数据勘测时，公路底部特征点数据的获取是比较容易的，难点在于怎样获取公路顶部特征点数据。
2、勘测公路的方法
勘测水平距离和两个竖直角，来求公路的高度在进行勘测竖直角时，由于公路很高，受到现代GPS望远镜仰角的限制，因此要将仪器架在离建筑物较远的地方，才能进行勘测。用现代GPS来勘测公路的顶部和底部的两个竖直角和到公路的水平距离计算公路的高度。公路的高度H=h1+h2，其中：h1=s tan（v1），h2=s tan（v2）。式中：v1=顶部竖直角，v2=底部竖直角，s=水平距离。此方法勘测高度的精度取决于测距和角度勘测精度，适合用在点状公路、线状公路和规则的面状公路。而勘测两个斜距和一个平距，来求公路的高度在测距离时，同样遇到如方法1中的影响。用现代GPS来勘测公路点的顶部和底部的两个斜距，及到公路的水平距离，利用直角三角形的原理来计算公路的高度。
3、实验精度分析
总之，在公路勘测中，可以用现代GPS采集公路底部特征点的数据，同时可以利用现代GPS有棱镜勘测法对公路的高度进行勘测，充分显示了它在该领域实际勘测中具有更大的优越性和适应性。
4、需要注意的
4.1在GPS公路勘测中要特别注意中央子午线的选择，因为不同经度的中央子午线可能导致不同投影带的出现，当测区距离变形值大于2.5cm/km时，就必须建立公路抵偿坐标系。如果我们合理的选择中央子午线的位置，使长度投影到该投影带所产生的变形恰好能够抵偿这一长度投影到椭球面上产生的变形，那么高斯平面上的长度也能够和实际长度保持一致，避免长度变形。处理工程投影变形的常规方法是以测区平均子午线为中央子午线，将平面已知点进行换带计算，然后进行二维约束平差。如果东西方向线路过长，可以将整个线路分为多个投影带。在分带附近布设一对相互通视的GPS点，为使采用其他测量方法进行加密时两分带在该处的坐标能统一和唯一。
4.2除了特殊需要，一般GPS基线长度相差不要过大，这样可以使GPS测量的精度分布均匀。
4.3GPS网不要有开放式的网型结构，应构成封闭式闭合环和子环路。
三、 GPS技术在公路勘测设计应用中的优点
1、在进行高程相对较大，测量面积较大地区时，利用常规方法测定这些点的平面位置和高程需要很多过渡点，不仅测量时间周期长，而且测量精度难以保证，另外还会出现不少无检核的支点，已发生错误，利用GPS采集的点，可直接构成网形，精度高、速度快具有较高的可靠性。
2、能够直接获得三维坐标。与传统的测量方法相比,在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程，从而得到三维坐标。
3、由于野外地形限制，常规测量需要布设多个支点，而GPS测站之间无需通视，使得选点更加灵活方便。
4、定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标精度为5mm+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。大量时间证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12x10-6，而在100~500公里的基线上可达10-6~10-7。
5、不受天气影响、作业速度快、灵活，显著的提高了作业效率,大大降低了劳动强度。在短时间内迅速准确的完成野外数据采集工作，为提前工期做出了貢献。
结束语
GPS技术在公路勘测的应用变得越来越广泛，它在工程中有着革命性的积极作用，大大提高了数据勘测的精确度，操作也变的更加简单，为工程的设计提供了可靠的基础资料以及精确的数字保证，促进了工程建设的迅速发展。
参考文献
[1]陈基炜，熊福文.GPS-RTK作业的若干技术问题与思考[J].上海地质，2012.2（3）：48.
[2]徐志刚.GPS系统在公路勘测设计中的应用研究[J].中小企业管理与科技，2011.（5）.
[3]刘相灵.GPS技术在公路工程控制测量中的应用思路探讨[J].科技资讯，2011.（5）.