談GPS在公路工程施工測量中的應用[權(quán)威資料]

談 GPS 在公路工程施工測量中的應用 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要：作為一項重要的技術(shù)工作，施工測量在公路工程施工建設中占據(jù)重要地位，結(jié)合傳統(tǒng)測量方法的不足，對 GPS 在公路工程施工測量中的應用進行介紹，并總結(jié) GPS在公路工程施工測量應用中的優(yōu)越性及不足。 關(guān)鍵詞： GPS；公路；施工測量；優(yōu)越性 Abstract: as an important technical work, the construction survey in highway engineering construction occupy the important position, combined with the traditional measuring method and the lack of GPS in highway engineering construction to the measurement of the application are introduced, and summarizes the highway engineering construction survey GPS application advantages and disadvantages. Keywords: GPS； Highway； The construction survey； superiority P228.4 A 1 GPS 系統(tǒng)簡介 GPS 是全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System)的英文縮寫，用于衛(wèi)星導航，是一種具備全球性、全天候、全能性 (陸地海洋、航空與航 天 ) 、高效益、自動化、高精度等優(yōu)勢的導航定位、測速、定時系統(tǒng)。 2 公路工程傳統(tǒng)測量的不足 （ 1）對于結(jié)點導線間導線長、閉合導線長、附和導線長，規(guī)范中均有相關(guān)的嚴格規(guī)定，而真正的實際工作中，很難達到規(guī)范中的要求，這樣就導致了超規(guī)范作業(yè)。 （ 2）在對公路進行測量時會收集各種起算點的資料，而這些資料無法保證統(tǒng)一的標準，城市控制點、軍測或者國測混雜于其中，這樣不僅存在兼容性的相關(guān)問題，而且導致測量時的誤差。 （ 3）國家的很多大地點受損嚴重，對測量作業(yè)產(chǎn)生了不利的影響。 （ 4）地面通視困難也會對傳統(tǒng)的測量造成不利的影響。 3 GPS 測量在公路建設中的應用 高效率、高精度的 GPS 測量廣泛應用于控制測量領(lǐng)域，并伴隨 GPS 技術(shù)不斷完善的過程中進一步拓寬應用領(lǐng)域。 3.1 工程控制測量 根據(jù)我國行業(yè)標準，公路全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范（ JTJ/T 06698 ）的規(guī)定， GPS 控制網(wǎng)分為一級、二級、三級、四級共四個等級。各級技術(shù)參照公路全球定位系統(tǒng)（ GPS）測量規(guī)范。 3.1.1 控制網(wǎng)的布置要求 公路工 程 GPS 控制網(wǎng)應布設成由獨立觀測邊構(gòu)成的閉合圖形，如三角形、多邊形或者符合路線；應均勻分布網(wǎng)中相鄰點間的基線向量的精度；布置的網(wǎng)點應與原導線控制點、水準高程控制點等地面控制點盡可能的重合，需保證至少有 3 點重合，不滿足時進行聯(lián)測，并均勻分布這些重合點；考慮到施工方的技術(shù)力量和經(jīng)濟指標，同時也為了方便以后用傳統(tǒng)測量方法進行項目標段內(nèi)部或標段之間導線的聯(lián)測和擴展， 應在 GPS 網(wǎng)點附近布設通視良好的方位點，這樣可方便的完成聯(lián)測方向的建立。 GPS 網(wǎng)點和方位點間距離至少應為 300m。 3.1.2 控制網(wǎng)點的選 點和建立標志 由于可靈活的選取 GPS 網(wǎng)形狀，并且點與點間無需互相通視，所以相比于傳統(tǒng)的測量方法，能更方便的進行選點工作。為了方便的進行觀測工作，應于交通便利、遠離磁場干擾半徑外、視線開闊并便于架設儀器的地方布設觀測點。同時為了便于以后用其他測量手段聯(lián)測和擴展，方便施工導線的加密測量和施工放樣測量，應盡可能保證所布設網(wǎng)點間的通視。應選用堅固穩(wěn)定，利于使用和保存的標志和點標石 3.1.3 觀測及成果整理 GPS 觀測作業(yè)的主要內(nèi)容是捕獲 GPS 衛(wèi)星信號，并對其進行跟蹤、處理和量測，進 而得到需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。必須在接收機工作開始前對其進行預熱和靜置，不同類型和作業(yè)模式的接收機操作步驟和方法會存在差異，應按照隨機操作手冊實施具體操作。對于所得數(shù)據(jù)的處理可利用相應的 GPS 后處理軟件，結(jié)合計算機完成成果的處理。 通常在 GPS 控制測量中的靜態(tài)測量模式精度最高，適宜于如隧道互動式立交、特大橋等大型的建筑物。而采用 GPS動態(tài)測量主要是應用于公路工程的控制測量，測量中能夠獲得實時定位精度，當實測過程中達到精度要求后即可停止作業(yè)，在很大程度上提升了效率。 3.2 公路中線測設 在大比例尺帶狀地形圖上定線后，設計人員在地面上對公路中線標定。使用 GPS 實時測量后，將中線樁點的坐標輸入接收機即可得到放樣的點位。由于每個點位測量間的獨立性，避免了累積誤差，提高了精度。 3.3 公路縱、橫斷面測量 確定公路中線后，即可結(jié)合測圖軟件和中線樁點坐標繪制各樁點橫斷面和路線縱斷面。這些數(shù)據(jù)均由測繪地形圖時所得，避免了現(xiàn)場測量縱、橫斷面，降低了外業(yè)工作量。也可采用實時 GPS 測量進行現(xiàn)場斷面測量，比傳統(tǒng)方法具備更高的精度，并且經(jīng)濟實用。 3.4 施工放樣測量 GPS 系統(tǒng)目前已形成了較為成熟的系統(tǒng)，可選擇的軟硬件很多。系統(tǒng)可以通過 CDMA 網(wǎng)絡、 3G 移動網(wǎng)絡模式、電臺模式等多種傳輸模式進行實時數(shù)據(jù)傳輸。對于公路工程點、線、面以及坡度等放樣工作的進度有很大提升，并可達厘米級的放樣精度。比如進行公路工程放樣工作時可使用 GPS 測地通軟件，通過手簿版和 PC 版用局部線形法、元素法和交點法等方式將各種線性基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編輯錄入，例如復雜的緩和曲線、卵形曲線、 S 形曲線、復曲線以及一般的豎曲線和直線、水準控制點和導線等。其次應在固定的線路控制點上架設基準站，并利用觀測手簿和 移動接收站重設當?shù)刈鴺撕瓦M行點校正的工作。進行點校正的工作時應注意的是將控制點的分布在整個測區(qū)，盡量按照三角形或四邊形進行布設。進行測設工作前應保證在進行點校正的工作后所產(chǎn)生的 “ 水平和垂直殘差 ” 達到限差要求。把移動接收機和手簿大致放在線內(nèi)放樣點位置，手簿屏幕即可對移動測桿在路線平面位置上的坐標、地面高程、線性平面、測點距離路線中樁的距離進行實時顯示。這樣就能方便的進行各種點、線、面的放樣工作。若搭配使用卡西歐（ CASIO）編程系列計算器，能更加快捷方便的完成放樣工作。根據(jù)設計圖紙中的相關(guān)要素，編制相應的計算 器程序?qū)⒙肪€斷面結(jié)構(gòu)尺寸要素和線性要素錄入計算器中，利用卡西歐計算器和實際的地面距中距和高程數(shù)據(jù)推導所需理論距離，在查找所需點位的過程中不斷移動測桿位置，直到達到理想的距離。這樣就可方便的完成路線開挖樁和坡腳樁的放樣工作。 3.5 變形監(jiān)測 相比較一般工程控制網(wǎng)，變形監(jiān)測網(wǎng)的精度應高一個數(shù)量級，達到毫米級精度。實踐表明，若觀測時采取天線指北、強制對中等措施分時段并且長時間觀測不超過 4km 的基線向量，精度可達到 23mm。 GPS 變形監(jiān)測公路、隧道、橋梁等工程項目，為其施工帶來了安全技術(shù)保障 。 4 GPS 在公路工程施工測量方面的優(yōu)越性 與常規(guī)測量方式相比， GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)具有一下優(yōu)勢： 1.GPS 點之間不要求相互通視，對 GPS 網(wǎng)的幾何圖形也無嚴格要求，所以可自由地靈活布設 GPS 點。特別是對于特別差的通視條件和測量大型的方格網(wǎng)，能夠充分發(fā)揮其優(yōu)越性。 2.定位精度高。 GPS 采用載波相位進行相對定位，精度可達 1ppm。相比較與使用相對中誤差， GPS 技術(shù)采用點位中誤差更加的合理，并且具備較為均勻的誤差分布，能夠滿足各項規(guī)范要求。 3.觀測速度快 。目前利用靜態(tài)定位方式，完成一條基線的相對定位所需的觀測時間，根據(jù)要求的精度不同，一般為 13 小時。如果采用快速靜態(tài)相對定位技術(shù)，觀測時間可以縮短至數(shù)分鐘。 4.功能齊全。 GPS 測量可以同時測定測點的平面位置和高程。采用實時動態(tài)測量還可以進行施工放樣。 5.操作簡便。 GPS 測量的自動化程度極高，作業(yè)員在觀測中只需要安置和開啟、關(guān)閉儀器、量取天線高度、監(jiān)測儀器的工作狀態(tài)及采集環(huán)境的氣象數(shù)據(jù)，而其他如捕獲、跟蹤觀測衛(wèi)星和記錄觀測數(shù)據(jù)等一系列測量工作均由儀器自動完成，提高了將近一倍的效率，這樣 能夠在很大程度上減輕作業(yè)人員的負擔。 6.全天候、全球性作業(yè)。由于 GPS 衛(wèi)星有 24 顆且分布合理，在地球上任何地點、任何時刻均可連續(xù)同步觀測到 4顆以上衛(wèi)星，因此在任何地點、任何時間均可以進行 GPS 測量。 GPS 測量一般不受天氣狀況的影響。 5GPS 的不足方面和需要改進的方面 （ 1）接收機和衛(wèi)星間距離的精確計算，是 GPS 精確定位的前提。這個距離由時間和電磁波傳播速度確定。但電磁波在大氣層中傳播時受到各種干擾，導致 GPS 系統(tǒng)對該距離的確定存在誤差，同時山區(qū)的樹木以及大城市的高層建筑也會 導致信號非直線的傳播，對 GPS 的精確定位引入一定的誤差。 （ 2）控制點位置選取的不同也會在一定程度上影響定位的精度。一些控制點的選取不利于接收信號，造成無法接收信號或者信號受到嚴重擾動，信號收到擾動后會給精確定位帶來誤差。 （ 3）由不同 GPS 所測得數(shù)據(jù)會因為 GPS 系統(tǒng)本身的差異而存在差異，同時 GPS 測量數(shù)據(jù)同傳統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)也會存在較大差異，因此在數(shù)據(jù)整合時需要進行平差計算，對其進行修正。 （ 4）作為一種新興的技術(shù)， GPS 技術(shù)在發(fā)展至今還未形成統(tǒng)一的運用規(guī)范。我國目前還未發(fā)布統(tǒng)一 地理信息標準，這樣導致無法形成統(tǒng)一的電子地圖，各廠商均開發(fā)獨有的地圖產(chǎn)品，各版本間的地圖無法相互兼容。產(chǎn)品間無法形成一致的規(guī)范，而且這個市場也沒用相應的行業(yè)標準，因此還需要進一步對這個市場規(guī)則，產(chǎn)品進行統(tǒng)一的規(guī)范，這樣才有利于不同 GPS 系統(tǒng)間的聯(lián)合使用。 6 結(jié)語 在公路工程施工測量中， GPS 技術(shù)正逐漸扮演著越來越重要的角色，其強大并且獨特的功能為公路工程施工測量工作人員帶來了很大便利。相比于傳統(tǒng)的測量方法，在公路工程施工測量中充分發(fā)揮了它的適應性和優(yōu)越性，但是也存在著一些不足，需要加大 研究程度，使其更加適應各種實際的測量工作。在科學技術(shù)不斷的發(fā)展過程中，一定會不斷的完善 GPS 技術(shù)，彌補其不足，使公路工程施工測量的精度進一步提高，并使 GPS 的應用更加廣闊，更加普遍。 參考文獻： 1張洪濤 . 淺析 GPS 在公路測量中的應用 J.今日科苑 ,2009,(20) 2劉勤 .淺談公路工程測量 J.科技信息 ,2011,(18) 3吳鵬 ,葉炳煜 .淺談南方工程之星在公路放線中的應用 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