gps測(cè)量技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用

1、最新【精品】范文 參考文獻(xiàn) 專業(yè)論文GPS測(cè)量技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用摘要：在我國(guó)公路工程中，由于線路長(zhǎng)、測(cè)量時(shí)間緊以及施工 質(zhì)量要求高等方面的原因，迫切需要一種更加精準(zhǔn)、便捷、快速的測(cè) 量技術(shù)，而GPS測(cè)量技術(shù)以其顯著的優(yōu)勢(shì)正逐漸取代傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù) 而成為公路測(cè)量界的“新寵”。本文首先對(duì)GPS技術(shù)進(jìn)行了概述，分 析了其組成和工作原理，接下來(lái)歸納了 GPS測(cè)量技術(shù)顯著的優(yōu)勢(shì)，最 后詳細(xì)介紹了靜態(tài)GPSW量技術(shù)和動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)在公路工程中的 應(yīng)用。關(guān)鍵詞：GPS測(cè)量技術(shù)；定位；靜態(tài)；動(dòng)態(tài) RTK公路Abstract: the highway engineerin

2、g in our country, the line length, measuring time tight and construction quality requireme nts higher reas ons, the urge nt n eed to a more accurate, convenient and fast measureme nt tech no logy, and GPS measureme nt tech no logy with its remarkable adva ntage is gradually replace the traditi onal

3、measuri ng tech nique and becomea highway measurementboundary "bestow favor on newly". In this paper, at first the GPS tech no logy are reviewed, analyzed its composition and working principle, and then summarizes the GPS measureme nt tech no logy adva ntage, and fin ally in troduces in de

4、tail the static GPS measureme nt tech no logy and dyn amic GPS measureme nt tech no logy in the applicati on of highway engin eer ing.Keywords: GPSmeasureme nt tech no logy; Positi oning;Static;Dyn amic RTK; highway中圖分類號(hào)：P215文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104 (2012) 一、GPS概述GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的具 有全球性、全能性(

5、陸地、海洋、航空與航天)、全天候性優(yōu)勢(shì)的導(dǎo) 航定位、定時(shí)、測(cè)速系統(tǒng)。由于 GPS技術(shù)所具有的全天後、高精度、 和自動(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力， 已經(jīng)融入了 國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)組成是由GPS三大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān) 控系統(tǒng)、用戶接受系統(tǒng)。（1） 空間衛(wèi)星系統(tǒng)，GPS的空間衛(wèi)星群由24顆高約20萬(wàn)公里 的GPS衛(wèi)星群組成，并均勻分布在6個(gè)軌道面上，各平面之間交角為 60度，軌道和地球赤道的傾角為 55度，衛(wèi)星的軌道運(yùn)行周期為11 小時(shí)58分，這樣可以保證在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)地平線以上可以接 收到4到11顆GPS衛(wèi)星發(fā)送出的信號(hào)。

6、（2）地面控制系統(tǒng)，GPS勺地面控制系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對(duì)GPS的觀測(cè) 數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等并將這些數(shù)據(jù)通過(guò)注入 站注入到衛(wèi)星中去；同時(shí)還對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度 備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星工作狀態(tài)。注 入站的作用是將主控站計(jì)算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。GPS地面控制系統(tǒng)主要設(shè)立在大西洋、印度洋、大平洋和美國(guó)本土。（3）GPS的用戶部分由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用 戶設(shè)備如計(jì)算機(jī)、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛(wèi)星發(fā)出的信 號(hào)，利用信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位等。二、GPS測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（一）定

7、位精度高一般雙頻GPS接收機(jī)基線解精度為5mm+1ppm而紅外儀稱精度 為5mm+5ppmGPS測(cè)量精度與紅外儀相當(dāng)，但隨著距離的增加，GPS 測(cè)量?jī)?yōu)越性愈加突出，大量的實(shí)驗(yàn)證明，在小于 50KM勺基線上，其 相對(duì)定位精度可達(dá)12X 10-6，而在100km-500km的基線上可達(dá) 10-6 10-7。（二）測(cè)站之間無(wú)需通視在使用傳統(tǒng)的測(cè)量方法時(shí)，必須要求相連接的測(cè)站點(diǎn)之間通視良 好，但GPS卻具有測(cè)站點(diǎn)間無(wú)需通視的特點(diǎn)，使得在測(cè)量時(shí)選點(diǎn)更 加靈活方便。但測(cè)站上空必須開(kāi)闊，以使接收GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。（三）操作簡(jiǎn)便GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高。在觀測(cè)中測(cè)量員的主要任務(wù)是安裝 并開(kāi)關(guān)儀器、量取

8、儀器高和監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其他觀測(cè)工作如 衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束觀測(cè)時(shí)，僅需關(guān)閉 電源，收好接機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。（四）提供三維坐標(biāo)GPSM量在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置（二維坐標(biāo)）的同時(shí),可以精 確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程。（五）觀測(cè)時(shí)間短采用GPS布設(shè)控制網(wǎng)時(shí)每個(gè)測(cè)站上的觀測(cè)時(shí)間一般在 30min 40min左右，米用快速靜態(tài)定位方法，觀測(cè)時(shí)問(wèn)更短。例如使用 Tirnble4800GPS接收機(jī)的RTK法可在5s以內(nèi)求得測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。（六）全天候作業(yè)GPS1測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)進(jìn)行，一般不受天氣狀況 的影響。公路路線一般處在一條帶狀走廊內(nèi)。 其平面控制測(cè)量往往

9、采 用導(dǎo)線形式，這包括附合導(dǎo)線、閉合導(dǎo)線、結(jié)點(diǎn)導(dǎo)線等導(dǎo)線網(wǎng)形式。 對(duì)于重要構(gòu)造物如大橋、特大橋、長(zhǎng)大隧道等。也有布設(shè)成三角網(wǎng)、 線形鎖等形式。三、GPSM量技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用（一）靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀在公路工程中首先引入 GPS的是公路控制測(cè)量。公路控制測(cè)量是 路線勘測(cè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，隨著高等級(jí)道路的興建，對(duì)路線勘測(cè)提出了更 高的要求，由于線路長(zhǎng)且己知點(diǎn)少，因此用常規(guī)手段不僅布網(wǎng)困難而 且難以滿足高精度的要求，而GPS高精度的特點(diǎn)正好可以滿足這一要 求。在公路控制測(cè)量中通常采用靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)，也就是至少有兩臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)觀測(cè)，經(jīng)處理后可以精確獲得兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)差， 根據(jù)其中一點(diǎn)的

10、坐標(biāo)可推算出另一點(diǎn)的坐標(biāo)。 由于靜態(tài)相對(duì)定位精度 高，因此廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、形變監(jiān)測(cè)等高精度測(cè)量領(lǐng)域。同樣靜 態(tài)相對(duì)定位技術(shù)將在相當(dāng)廣泛的范圍內(nèi)逐步取代以往的常規(guī)測(cè)量方 法，廣泛應(yīng)用于公路控制測(cè)量中，如用于建立路線精密控制網(wǎng)、橋隧 精密控制網(wǎng)等。（二）靜態(tài)GPS空制測(cè)量技術(shù)的測(cè)量方法1、實(shí)測(cè)流程GPS空制測(cè)量工作與經(jīng)典大地測(cè)量工作相類似，按其性質(zhì)可分為 外業(yè)和內(nèi)業(yè)兩大部分。其中：外業(yè)工作主要包括選點(diǎn)（即觀測(cè)站址的選 擇）、建立觀測(cè)標(biāo)志、野外觀測(cè)作業(yè)以及成果質(zhì)量檢核等；內(nèi)業(yè)工作 主要包括GPSW量的技術(shù)設(shè)計(jì)、測(cè)后數(shù)據(jù)處理以及技術(shù)總結(jié)等。 如果 按照GPS測(cè)量實(shí)施的工作程序，則大體可分為這樣幾個(gè)

11、階段 ：技術(shù)設(shè) 計(jì)、選點(diǎn)與建立標(biāo)志、外業(yè)觀測(cè)、成果檢核與處理，如下圖。GPS實(shí)測(cè)流程圖工作方法采用兩臺(tái)（或兩臺(tái)以上）接收機(jī)，分別安置在一條（或數(shù)條）基線的 端點(diǎn)，根據(jù)基線長(zhǎng)度和要求的精度，按GPS測(cè)量系統(tǒng)外業(yè)的要求同步 觀測(cè)四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時(shí)段，時(shí)段長(zhǎng)度根據(jù)測(cè)量等級(jí)確定。采取這種 作業(yè)模式所觀測(cè)的獨(dú)立基線邊，應(yīng)構(gòu)成閉合圖形（如三角形、多邊形）, 以利于觀測(cè)成果的檢核，增強(qiáng)網(wǎng)的強(qiáng)度，提高成果的可靠性和精確性。3、適用范圍建立國(guó)家大地控制網(wǎng)（二等或二等以下）；建立精密工程控制網(wǎng)， 如橋梁測(cè)量、隧道測(cè)量等；建立各種加密控制網(wǎng)，如城市測(cè)量、工程 點(diǎn)測(cè)量、道路測(cè)量、勘界測(cè)量等；觀測(cè)中至少跟蹤四顆衛(wèi)星，同

12、時(shí)基線邊一般不要超過(guò)15km所有已觀測(cè)基線應(yīng)組成一系列封閉圖形， 已利于外業(yè)檢核，提高成果可靠度。（三）動(dòng)態(tài)GPSW量技術(shù)以上講的是GPS在控制測(cè)量中的應(yīng)用，下面簡(jiǎn)要介紹如何利用動(dòng) 態(tài)GPSRTK進(jìn)行公路路線的中樁測(cè)量：RTK是指載波相位實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位 （Real TimeKinematic）, 它是GPS發(fā)展的最新形式。靜態(tài)GPS測(cè)量采用相位差分可以達(dá)到厘米 甚至毫米級(jí)精度，但缺點(diǎn)是經(jīng)過(guò)事后處理才知道結(jié)果。 而RTK通過(guò)實(shí) 時(shí)處理即能達(dá)到厘米級(jí)精度。RTK要求一臺(tái)基準(zhǔn)站和至少一臺(tái)流動(dòng)站及相配套的數(shù)據(jù)通訊鏈。 基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)地把測(cè)站信息和所有觀測(cè)值通過(guò)數(shù)據(jù)鏈傳遞給流動(dòng)站，流 動(dòng)站用先進(jìn)的處理技術(shù)

13、來(lái)瞬時(shí)求出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)。RTK具有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）直接以cm級(jí)精度實(shí)時(shí)測(cè)定中樁位置；（2） 工作人員少；（3）工作效率高。（四）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量在公路建設(shè)中的應(yīng)用 GPS測(cè)量具有高 精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，在控制測(cè)量領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著GPS接收機(jī)性能和數(shù)據(jù)處理技術(shù)逐漸完善，GPS應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。實(shí)時(shí)GPS測(cè)量在公路工程中可完成多種工作。1、繪制大比例尺地形圖 高等級(jí)公路選線多是在大比例尺（通常是 1： 2000或1： 1000）帶狀 地形圖上進(jìn)行，用傳統(tǒng)方法測(cè)圖，先要建立控制網(wǎng)，然后進(jìn)行碎部測(cè) 量，繪制大比例尺地形圖。其工作量大速度慢，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。用實(shí)時(shí) GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量，構(gòu)成碎部

14、點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在室內(nèi)即可由繪圖軟件成圖，由 于只需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)和輸入其屬性信息， 而且采集速度快，大 大降低了測(cè)圖的難度，既省時(shí)又省力。2、工程控制測(cè)量用GPS建立 控制網(wǎng)，最精密的方法應(yīng)屬靜態(tài)測(cè)量。對(duì)于大型建筑物，如特大橋、 隧道、互通式立交等進(jìn)行控制。宜用靜態(tài)測(cè)量。而一般工程的控制測(cè) 量，則可采用實(shí)時(shí)GPS動(dòng)態(tài)測(cè)量。利用這種方法在測(cè)量達(dá)到要求的點(diǎn) 位精度，即可停止觀測(cè)，大大提高了作業(yè)效率。由于點(diǎn)與點(diǎn)之間不要 求必須通視，使得測(cè)量更簡(jiǎn)便易行。3、公路中線測(cè)設(shè)設(shè)計(jì)人員在大 比例尺帶狀地圖上定線后，需將公路在地面標(biāo)定出來(lái)。采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量，只需將中線樁點(diǎn)的坐標(biāo)輸入 GPS接收機(jī)中，系統(tǒng)就會(huì)定出放樣 的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)位的測(cè)量都是獨(dú)立完成的，不會(huì)產(chǎn)生累積誤差， 各點(diǎn)放樣精度趨于一致。4、公路縱、橫斷面測(cè)量公路中線確定后， 利用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)繪圖軟件，即可繪出路線縱斷面和各樁點(diǎn)的 橫斷面。由于所用數(shù)據(jù)都是測(cè)繪地形圖時(shí)采集來(lái)的， 因此不需要再到 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行縱、橫斷面測(cè)量。從而大大減少了外業(yè)工作。如果需要進(jìn)行 現(xiàn)場(chǎng)斷面測(cè)量時(shí)，也可采用實(shí)時(shí)GPSM量。與傳統(tǒng)方法相比，在精度、 經(jīng)濟(jì)、實(shí)用各方面都有明顯的優(yōu)勢(shì)。結(jié)語(yǔ)綜上，GPS技術(shù)應(yīng)用已在我國(guó)大地測(cè)量中、工程測(cè)量與變形監(jiān) 測(cè)等方面取得了