導(dǎo)語：GPS在公路測量中的運(yùn)用淺析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:gps技術(shù)應(yīng)用于公路測量是公路外業(yè)勘測的一項(xiàng)重大技術(shù)革命,其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊。尤其是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)在公路測量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力,介紹RTK技術(shù)的發(fā)展由來,對傳統(tǒng)測量技術(shù)與RTK測量技術(shù)作比較,并介紹RTK技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞:公路測量;應(yīng)用GPS;RTK;靜態(tài)定位;動(dòng)態(tài)定位

一、GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長的西部大開發(fā)的實(shí)施,我省的高等級公路建設(shè)迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇,這就對勘測設(shè)計(jì)提出了更高的要求,隨著公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展,公路設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)CAD化,有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持;建立勘測、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈,減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié),是公路勘測設(shè)計(jì)“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求,也是影響高等級公路設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備,但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制,作業(yè)強(qiáng)度大,且效率低,大大延長了設(shè)計(jì)周期?？睖y技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造,在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選。當(dāng)前,用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測理,為勘測階段測繪帶狀地形圖,路線平面、縱面測量提供依據(jù);在施工階段為橋梁,隧道建立施工控制網(wǎng),這僅僅是GPS在公路測量中應(yīng)用的初級階段,其實(shí),公路測量的技術(shù)潛力蘊(yùn)于RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位)技術(shù)的應(yīng)用之中,RTK技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用,有著非常廣闊的前景。

二、GPS技術(shù)的發(fā)展

全球定位系統(tǒng)GPS是美國陸海空三軍聯(lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能,能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間。單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對測地定位是GPS應(yīng)用的兩個(gè)方面;對常規(guī)測量而言相對測地定位是主要的應(yīng)用方式。

相對測地定位是利用L1和L2載波相位觀測值實(shí)現(xiàn)高精度測量,其原理是采用載波相位測量局域差分法:在接收機(jī)之間求一次差,在接收機(jī)和衛(wèi)星觀測歷元之間求二次差,通過兩次差分計(jì)算解算出待定基線的長度;求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù),根據(jù)算法模型,設(shè)計(jì)了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀測、國家大地測量、大壩變形觀測等高精度測量;快速靜態(tài)測量以其高效的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應(yīng)用于一般的工程測量;而RTK測量以其快速實(shí)時(shí),厘米級精度等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集(如碎部測量)與工程放樣中。RTK技術(shù)代表著GPS相對測地定位應(yīng)用的主流。

GPS測地型接收設(shè)備是實(shí)現(xiàn)測地定位的基本條件,接收機(jī)有單頻與雙頻之分,雙頻機(jī)能以L2觀測值修正電離層折射影響,最適宜于中、長基線(大于20km)測量,具有快速靜態(tài)測量的功能,可升級為RTK功能;單頻機(jī)適宜于小于20km的短基線測量,對于一般工程測量具有良好的性能價(jià)格比。RTK系統(tǒng)由GPS接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備組成,整套設(shè)備在輕量化、操作簡便性、實(shí)時(shí)可靠性、厘米級精度等方面的特點(diǎn),完全可以滿足數(shù)據(jù)采集和工程放樣的要求。鑒于GPS系統(tǒng)在軌衛(wèi)星數(shù)有限,在對空通視受遮擋的條件下,不能保證正常解算,影響定位的精度和可靠性。實(shí)踐表明,單頻GPS系統(tǒng)由于多環(huán)境的制約,存在著很大的局限性。隨著俄羅斯的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(CLONASS)的不斷完善,利用GLONASS來改善GPS性能的雙星座系統(tǒng)(GLONASS+GPS)已由美國Ashtech公司研制成功,這種全天候、全地域、高精度的系統(tǒng)為用戶提供了更為完善的接收設(shè)備,雙星座系統(tǒng)的接收設(shè)備GPS接收設(shè)備的新水平。

三、傳統(tǒng)測量與RTK測量技術(shù)的比較

1.各種控制測量

傳統(tǒng)的大地測量、工程控制測量采用三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)方法來施測,不僅費(fèi)工費(fèi)時(shí),要求點(diǎn)間通視,而且精度分布不均勻,且在外業(yè)不知精度如何,采用常規(guī)的GPS靜態(tài)測量、快速靜態(tài)方法,在外業(yè)測設(shè)過程中不能實(shí)時(shí)知道定位精度,如果測設(shè)完成后,回到內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求,還必須返測,而采用RTK來進(jìn)行控制測量,能夠?qū)崟r(shí)知道定位精度,如果點(diǎn)位精度要求滿足了,用戶就可以停止觀測了,而且知道觀測質(zhì)量如何,這樣可以大大提高作業(yè)效率。若把RTK用于公路控制測量則不僅可以大大減少人力強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用,而且大大提高工作效率,測一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至于幾秒鐘內(nèi)就可完成。

2.地形測圖

過去測地形圖時(shí)一般首先要在測區(qū)建立圖根控制點(diǎn),然后在圖根控制點(diǎn)上架上全站儀或經(jīng)緯儀配合小平板測圖,現(xiàn)在發(fā)展到外業(yè)用全站儀和電子手簿配合地物編碼,利用大比例尺測圖軟件來進(jìn)行測圖,甚至于發(fā)展到最近的外業(yè)電子平板測圖等等,都要求在測站上測四周的地形地貌等碎部點(diǎn),這些碎部點(diǎn)都與測站通視,而且一般要求至少2-3人操作,需要在拼圖時(shí)一旦精度不合要求還得到外業(yè)去返測?，F(xiàn)在采用RTK時(shí),僅需一人背著儀器在要測的地形地貌碎部點(diǎn)呆上幾秒鐘,并同時(shí)輸入特征編碼,通過手簿可以實(shí)時(shí)知道點(diǎn)位精度,把一個(gè)區(qū)域測完后回到室內(nèi),由專業(yè)的軟件接口就可以輸出所要求的地形圖。

3.放樣

放樣是測量一個(gè)應(yīng)用分支,它要求通過一定方法采用一定儀器把人為設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位在實(shí)地給標(biāo)定出來,過去采用常規(guī)的放樣方法很多,如經(jīng)緯儀交會(huì)放樣,全站儀的邊角放樣等等,一般要放樣出一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)位時(shí),往往需要來回移動(dòng)目標(biāo),而且要2-3人操作,同時(shí)在放樣過程中還要求點(diǎn)間通視情況良好,在生產(chǎn)應(yīng)用上效率不是很高,有時(shí)放樣中遇到困難的情況會(huì)借助于很多方法才能放樣,如果采用RTK技術(shù)放樣時(shí),僅需把設(shè)計(jì)好的點(diǎn)位坐標(biāo)輸入到電子手簿中,背著GPS接收機(jī),它會(huì)提醒你走到要放樣點(diǎn)的位置,既迅速又方便,由于GPS是通過坐標(biāo)來直接放樣的,而且精度很高也很均勻,因而在外業(yè)放樣中效率會(huì)大大提高,且只需一個(gè)人操作。

四、RTK技術(shù)的應(yīng)用情況

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位有快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種測量模式,兩種定位模式相結(jié)合,在公路工程中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測、施工放樣等前端數(shù)據(jù)采集。

1.快速靜態(tài)定位模式

要求GPS接收機(jī)在每一流動(dòng)站上,靜止的進(jìn)行觀測。在觀測過程中,同時(shí)接收基準(zhǔn)站和衛(wèi)星的同步觀測數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)解算整周未知數(shù)和用戶站的三維坐標(biāo),如果解算結(jié)果的變化趨于穩(wěn)定,且其精度已滿足設(shè)計(jì)要求,便可以結(jié)束實(shí)時(shí)觀測。一般應(yīng)用在控制測量中,如控制網(wǎng)加密;若采用常規(guī)測量方法(如全站儀測量),受客觀因素影響較大,在自然條件比較惡劣的地區(qū)實(shí)施比較困難,而采用RTK技術(shù)可起到事半功倍的效果。單點(diǎn)定位只需要5-10min,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,定位時(shí)間還會(huì)縮短,不及靜態(tài)測量所需時(shí)間的五分之一,在公路測量中可以代替全站儀完成導(dǎo)線測量等控制點(diǎn)加密工作。

測量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀測數(shù)分鐘(有的儀器只需2～10s)進(jìn)行初始化工作,之后流動(dòng)站就可以按預(yù)定的采樣間隔自動(dòng)進(jìn)行觀測,并連同基準(zhǔn)站的同步觀測數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)確定采樣點(diǎn)的空間位置。目前,其定位精度可以達(dá)到厘米級。動(dòng)態(tài)定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應(yīng)用前景,可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4s,精度就可以達(dá)到1～3cm,且整個(gè)測量過程不需通視,有著常規(guī)測量儀器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。

五、結(jié)語語:

GPS在公路勘測中的應(yīng)用,對高等級公路的勘測手段和作業(yè)方法產(chǎn)生了革命性的變革,極大地提高了勘測精度和勘測效率,特別是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)將在公路勘測、施工和后期養(yǎng)護(hù)、管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景,為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。