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【摘 要】随着社会经济水平的不断提升，我国各行各业进入了新的发展阶段，工程测量技术更是呈现出了新的特点。GPS技术以其高精度、全天候、经济性的特点，目前已在大地测量与工程测量等领域得到了广泛的应用。因此，本文就GPS技术在公路工程测量中的优势进行了分析，并介绍了GPS技术在公路工程测量中的具体应用以及发展前景。
【关键词】GPS技术；公路；测量；应用
引言：
公路等级的不断提高，对测量工作也提出了更高的要求。现代公路勘测主要使用全站仪、GPS等自动化程度比较高的测量仪器进行路线的勘测，尤其随着GPS技术的普及，公路勘测作业一次性完成外业测量的目标成为可能，从而可以大大减少野外作业的劳动强度，提高测量精度和工作效率。
一、GPS系统简介
GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年建成的新一代卫星导航定位系统，它具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息[1][5]。
GPS系统包含三大部分：1）空间端——GPS卫星星座。平均排列在6个轨道平面内的24颗卫星共同构成了GPS系统的空间端，即卫星星座，它们分别是21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星，平均分布的卫星使得无论位于全球的任何地点的人，在任何时间都能够观测到最少4颗卫星，保证连续的全球导航。2）地面端——地面监控系统。地面端即地面监控部分，包括主控站1个，注入站3个，监测站5个。主控站是整个地面监控系统的管理中心，负责收集、处理全部信息，编算卫星星历，编制导航电文并传送至注入站等工作；注入站的作用是将主控站计算得到的卫星星历、导航电文等信息注入到相应的卫星；监测站的作用则是采集GPS卫星数据和当地的环境数据并发送给主控站。3）用户端——GPS接收机。GPS用户持有信号接收机，接收到待测卫星在一定卫星高度截止角发送的信号，并对信号进行解译，实时计算出测站的地址坐标，甚至是速度和时间[2]。
二、GPS技术在公路测量中的优势分析
与常规的测量方法相比，GPS技术的优点表现在：
（一）GPS技术定位精度高
利用GPS静态测量建立公路控制网，其精度要明显高于传统测量方法。GPS测量的相对精度一般在10-5～10-9，当距离达到数公里以上时，GPS测量的相对精度通常可以达到10-6以上[3]，而且测量过程没有误差累积，这是地面上的传统测量方法难以达到的。因此，在建立公路控制网方面，GPS技术已经基本上取代了常规的全站仪测量方法。
（二）GPS技术可全天候作业
GPS测量技术采用的是卫星定位原理，受通视条件、天气状况、能见度等因素的影響和限制较小，可以在任何的时间、地点连续的进行观测工作。由于GPS测量不要求两点间的光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此，无论是在地形起伏较大的山地，或是视线不佳的天气或夜间，观测都能照常进行，几乎可以全天候作业，此优点更是传统的光学测量仪器无法比拟的。
（三）GPS技术工作效率高
采用GPS测量技术建立一般等级的公路控制网时，每个观测时段的时间一般只需1～2小时。另外，由于其选点基本不受通视限制，在地形复杂的测区，GPS点通常选在交通便利、人员易到的地方，有利于缩短迁站时间，提高作业效率。
采用GPS RTK技术进行公路勘测时，在一般的地形地势下，高质量的RTK 设站一次即可测完5 km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，且仅需一人操作，测量1～2s，精度能达到1～3cm[4]。
（四）GPS技术自动化、集成化程度高
GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员只需安装并开关仪器、量取仪器高、监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据，其他的观测工作均自动完成，操作简捷，减少了人为误差。同时，GPS技术对测量的数据具有存储功能，通过计算机连接和绘图软件可以直接将测量的数据结构生成平面图和断面图，从而大大减小了内业绘图的工作量。
三、GPS技术在公路工程测量中的应用
（一）GPS技术在路线勘察设计中的应用
GPS技术在公路路线勘察设计时就已被采用。公路施工前，选择合理的线路，不但能降低施工难度、缩短施工工期，而且还能节约施工成本。公路选线常常要面对地质复杂的路况，选择路线时要备加注意，尽量选择地质良好，没有居民点、山路崎岖的路线。此时，采用GPS RTK技术进行线路勘查，辅助测量人员的选线工作。由于路线的勘查过程中，仪器处于不断变化的状态，因此，GPS RTK接收机通过车载收集路线信息，并将一个已知点作为参考站，确定重要地物的准确位置，并将该信息输入到计算机当中进行分析，测量人员在计算机上确定路线，标出公路中线，使用GPS技术测量公路中线，将坐标等信息录入到电子档当中，软件对其做处理，即可方便快捷地得出放样的点位。
（二）GPS技术在公路纵、横断面测量中的应用
运用GPS RTK技术确定公路中线后，便能通过中线桩点坐标及相关绘图软件进行公路的纵、横断面测量，而无需测量人员亲赴现场进行数据测量，获取公路路线的纵断面及各个桩点的横断面。这有效地节省了数据采集的时间，也大大缩短了野外作业的时长。倘若是在现场采用GPS技术开展公路断面的实时测量工作，此方式也可克服传统测量方法在准确度、实用度和价格方面的弊端，具有较好的经济性和实用性，同时其测量精度远远高于传统方法。对于地势陡峭、公路断面落差较大或者地理环境较复杂的区域，要想以传统方式测量公路断面往往难度较大，若使用GPS技术就能实现对该区域高精度、高效率的测量[6][7][8]。 （三）GPS技术在中线测量与地形图制作中的应用
一直以来，道路中线测量多采用传统方法施测。传统的测量工作需要开展中桩测量、放线测量以及中平测量等各项测量工作，而使用GPS RTK技术，也可替代传统测量方法从事上述各项测量工作，只是存在一定的区别。具体作业流程如下：首先设置基准站，基准站的设定一般是在路线控制点的位置上完成，流动站点的GPS接收机负责采集测量数据，由系统对数据信息进行处理，综合分析出最佳路线的中桩坐标。采用GPS技术很容易获取中桩的准确位置，只需将流动站所收集到的参考点输入到系统当中，显示器中立即显示出设计桩位的具体位置和当前杆位之间的距离等，将杆位慢慢移动，使两者相互重合，就可得到准确的打桩部位，误差较小。RTK技术的投入使用，解决了地形图回执困难的问题，RTK具有动态定位技术，沿线碎部点的高程、标高系数获取方法十分简单，只需要在碎部点位置上短暂停留，系统就会对此处的碎部点做处理分析，从而得到高程与标高。最后，将各个点的数据一一输入，系统便会自动生成、存储地形图。
（四）GPS技术在公路控制网布设中的应用
在进行公路、铁路、管线之类的线路工程测量时，其控制网将沿着一个狭长的带状区域布设。此带状区域的宽度通常不过几公里，甚至数百米，但是长度却可达数十公里，甚至数百公里。利用传统的导线或狭长的三角锁方式布设平面控制网时，图形强度往往很差，可能导致较大误差。而采用GPS技术布网则不然，因为GPS定位精度受控制网形状的影响相对较小，布网也就更为灵活、方便[3]。
四、结束语
GPS技术在公路测量中的应用是一次十分成功的技术革新，它以高精度、高效率、自动化等特点迅速成为公路工程测量方式的首选，同时也克服了传统测量方式长期受制于通视条件、天气变化等环境因素的弊病，真正实现了全天候作业。随着GPS技术与计算机技术不断融合，GPS测量的自动化、集成化程度必然会不断提高，它将最大限度地发挥高科技在公路测量工作中的作用，极大地减少作业时间和劳动强度，同时促进公路测量工作效率及质量的大幅度提高，让公路测量工作变得轻松、简单。
参考文献：
[1] 徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民. GPS测量原理及应用（第三版）[M]. 武汉：武汉大学出版社，2008. 6-8
[2] 胡伍生，高成发. GPS测量原理及其应用[M]. 北京：人民交通出版社，2002. 4-6
[3] 李征航，黄劲松. GPS测量与数据处理（第二版）[M]. 武汉：武汉大学出版社，2010. 9
[4] 李东栋，徐奇志，邓樱中.GPS高程拟合方法的比较与分析[J]. 技术与市场，2008（10）：70-71
[5] 李天文. GPS原理及应用[M]. 北京：科学出版社，2003，20-24
[6] 余小龙，胡学奎.GPS RTK技术的优缺点及发展前景[J]. 测繪通报，2007（10）：39-41，44
[7] 张思秀.GPS-RTK技术在公路工程中的应用[J]. 信息科学，2010，51-52
[8] 李兆华.GPS技术在公路测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2007，03：30.
【关键词】GPS技术；公路；测量；应用
引言：
公路等级的不断提高，对测量工作也提出了更高的要求。现代公路勘测主要使用全站仪、GPS等自动化程度比较高的测量仪器进行路线的勘测，尤其随着GPS技术的普及，公路勘测作业一次性完成外业测量的目标成为可能，从而可以大大减少野外作业的劳动强度，提高测量精度和工作效率。
一、GPS系统简介
GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年建成的新一代卫星导航定位系统，它具有全能性（陆地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、连续性和实时性的导航、定位和定时的功能，能为各类用户提供精密的三维坐标、三维速度和时间信息[1][5]。
GPS系统包含三大部分：1）空间端——GPS卫星星座。平均排列在6个轨道平面内的24颗卫星共同构成了GPS系统的空间端，即卫星星座，它们分别是21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星，平均分布的卫星使得无论位于全球的任何地点的人，在任何时间都能够观测到最少4颗卫星，保证连续的全球导航。2）地面端——地面监控系统。地面端即地面监控部分，包括主控站1个，注入站3个，监测站5个。主控站是整个地面监控系统的管理中心，负责收集、处理全部信息，编算卫星星历，编制导航电文并传送至注入站等工作；注入站的作用是将主控站计算得到的卫星星历、导航电文等信息注入到相应的卫星；监测站的作用则是采集GPS卫星数据和当地的环境数据并发送给主控站。3）用户端——GPS接收机。GPS用户持有信号接收机，接收到待测卫星在一定卫星高度截止角发送的信号，并对信号进行解译，实时计算出测站的地址坐标，甚至是速度和时间[2]。
二、GPS技术在公路测量中的优势分析
与常规的测量方法相比，GPS技术的优点表现在：
（一）GPS技术定位精度高
利用GPS静态测量建立公路控制网，其精度要明显高于传统测量方法。GPS测量的相对精度一般在10-5～10-9，当距离达到数公里以上时，GPS测量的相对精度通常可以达到10-6以上[3]，而且测量过程没有误差累积，这是地面上的传统测量方法难以达到的。因此，在建立公路控制网方面，GPS技术已经基本上取代了常规的全站仪测量方法。
（二）GPS技术可全天候作业
GPS测量技术采用的是卫星定位原理，受通视条件、天气状况、能见度等因素的影響和限制较小，可以在任何的时间、地点连续的进行观测工作。由于GPS测量不要求两点间的光学通视，只需要满足“电磁波通视和对空通视的要求”，因此，无论是在地形起伏较大的山地，或是视线不佳的天气或夜间，观测都能照常进行，几乎可以全天候作业，此优点更是传统的光学测量仪器无法比拟的。
（三）GPS技术工作效率高
采用GPS测量技术建立一般等级的公路控制网时，每个观测时段的时间一般只需1～2小时。另外，由于其选点基本不受通视限制，在地形复杂的测区，GPS点通常选在交通便利、人员易到的地方，有利于缩短迁站时间，提高作业效率。
采用GPS RTK技术进行公路勘测时，在一般的地形地势下，高质量的RTK 设站一次即可测完5 km半径的测区，大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数，且仅需一人操作，测量1～2s，精度能达到1～3cm[4]。
（四）GPS技术自动化、集成化程度高
GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员只需安装并开关仪器、量取仪器高、监视仪器的工作状态和采集环境的气象数据，其他的观测工作均自动完成，操作简捷，减少了人为误差。同时，GPS技术对测量的数据具有存储功能，通过计算机连接和绘图软件可以直接将测量的数据结构生成平面图和断面图，从而大大减小了内业绘图的工作量。
三、GPS技术在公路工程测量中的应用
（一）GPS技术在路线勘察设计中的应用
GPS技术在公路路线勘察设计时就已被采用。公路施工前，选择合理的线路，不但能降低施工难度、缩短施工工期，而且还能节约施工成本。公路选线常常要面对地质复杂的路况，选择路线时要备加注意，尽量选择地质良好，没有居民点、山路崎岖的路线。此时，采用GPS RTK技术进行线路勘查，辅助测量人员的选线工作。由于路线的勘查过程中，仪器处于不断变化的状态，因此，GPS RTK接收机通过车载收集路线信息，并将一个已知点作为参考站，确定重要地物的准确位置，并将该信息输入到计算机当中进行分析，测量人员在计算机上确定路线，标出公路中线，使用GPS技术测量公路中线，将坐标等信息录入到电子档当中，软件对其做处理，即可方便快捷地得出放样的点位。
（二）GPS技术在公路纵、横断面测量中的应用
运用GPS RTK技术确定公路中线后，便能通过中线桩点坐标及相关绘图软件进行公路的纵、横断面测量，而无需测量人员亲赴现场进行数据测量，获取公路路线的纵断面及各个桩点的横断面。这有效地节省了数据采集的时间，也大大缩短了野外作业的时长。倘若是在现场采用GPS技术开展公路断面的实时测量工作，此方式也可克服传统测量方法在准确度、实用度和价格方面的弊端，具有较好的经济性和实用性，同时其测量精度远远高于传统方法。对于地势陡峭、公路断面落差较大或者地理环境较复杂的区域，要想以传统方式测量公路断面往往难度较大，若使用GPS技术就能实现对该区域高精度、高效率的测量[6][7][8]。 （三）GPS技术在中线测量与地形图制作中的应用
一直以来，道路中线测量多采用传统方法施测。传统的测量工作需要开展中桩测量、放线测量以及中平测量等各项测量工作，而使用GPS RTK技术，也可替代传统测量方法从事上述各项测量工作，只是存在一定的区别。具体作业流程如下：首先设置基准站，基准站的设定一般是在路线控制点的位置上完成，流动站点的GPS接收机负责采集测量数据，由系统对数据信息进行处理，综合分析出最佳路线的中桩坐标。采用GPS技术很容易获取中桩的准确位置，只需将流动站所收集到的参考点输入到系统当中，显示器中立即显示出设计桩位的具体位置和当前杆位之间的距离等，将杆位慢慢移动，使两者相互重合，就可得到准确的打桩部位，误差较小。RTK技术的投入使用，解决了地形图回执困难的问题，RTK具有动态定位技术，沿线碎部点的高程、标高系数获取方法十分简单，只需要在碎部点位置上短暂停留，系统就会对此处的碎部点做处理分析，从而得到高程与标高。最后，将各个点的数据一一输入，系统便会自动生成、存储地形图。
（四）GPS技术在公路控制网布设中的应用
在进行公路、铁路、管线之类的线路工程测量时，其控制网将沿着一个狭长的带状区域布设。此带状区域的宽度通常不过几公里，甚至数百米，但是长度却可达数十公里，甚至数百公里。利用传统的导线或狭长的三角锁方式布设平面控制网时，图形强度往往很差，可能导致较大误差。而采用GPS技术布网则不然，因为GPS定位精度受控制网形状的影响相对较小，布网也就更为灵活、方便[3]。
四、结束语
GPS技术在公路测量中的应用是一次十分成功的技术革新，它以高精度、高效率、自动化等特点迅速成为公路工程测量方式的首选，同时也克服了传统测量方式长期受制于通视条件、天气变化等环境因素的弊病，真正实现了全天候作业。随着GPS技术与计算机技术不断融合，GPS测量的自动化、集成化程度必然会不断提高，它将最大限度地发挥高科技在公路测量工作中的作用，极大地减少作业时间和劳动强度，同时促进公路测量工作效率及质量的大幅度提高，让公路测量工作变得轻松、简单。
参考文献：
[1] 徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民. GPS测量原理及应用（第三版）[M]. 武汉：武汉大学出版社，2008. 6-8
[2] 胡伍生，高成发. GPS测量原理及其应用[M]. 北京：人民交通出版社，2002. 4-6
[3] 李征航，黄劲松. GPS测量与数据处理（第二版）[M]. 武汉：武汉大学出版社，2010. 9
[4] 李东栋，徐奇志，邓樱中.GPS高程拟合方法的比较与分析[J]. 技术与市场，2008（10）：70-71
[5] 李天文. GPS原理及应用[M]. 北京：科学出版社，2003，20-24
[6] 余小龙，胡学奎.GPS RTK技术的优缺点及发展前景[J]. 测繪通报，2007（10）：39-41，44
[7] 张思秀.GPS-RTK技术在公路工程中的应用[J]. 信息科学，2010，51-52
[8] 李兆华.GPS技术在公路测量中的应用[J].黑龙江科技信息，2007，03：30.