畢業(yè)論文-GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用研究

PAGE龍巖學(xué)院資源工程學(xué)院畢業(yè)論文 題目：GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用研究專業(yè)：測(cè)繪工程班級(jí)：08測(cè)繪班學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教職稱：副教授、助教資源工程學(xué)院 資源工程學(xué)院測(cè)繪工程專業(yè)【摘要】GPS（GlobalPositioningSystem)全球定位系統(tǒng)是美國(guó)研制并在1994年投入使用的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，其應(yīng)用技術(shù)已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并廣泛應(yīng)用于測(cè)量領(lǐng)域的各個(gè)方面，本文簡(jiǎn)要介紹了GPS系統(tǒng)的工作原理和特點(diǎn)。在分析GPS的技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)探討GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量中的應(yīng)用情況,以及發(fā)展前景，最后提出GPS引導(dǎo)實(shí)施道路工程一體化的構(gòu)想?！娟P(guān)鍵詞】GPS，道路工程，控制測(cè)量，數(shù)據(jù)處理目錄1.引言 11.1GPS簡(jiǎn)介 11.2技術(shù)優(yōu)勢(shì) 11.3GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景 21.4研究的主要內(nèi)容和意義 22.GPS概述 22.1GPS定位原理 22.2GPS的組成 33.GPS在道路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用 43.1用于建立高精度的道路工程控制網(wǎng) 43.1.1控制網(wǎng)的布設(shè) 43.1.2數(shù)據(jù)處理 53.2GPS用于道路施工放樣 73.3道路選線與中線放樣 83.4道路的縱、橫斷面放樣 84.GPS將引導(dǎo)道路工程一體化測(cè)量 84.1道路工程一體化的構(gòu)想 84.2道路工程一體化的實(shí)施 95.小結(jié) 9PAGE121.引言1.1GPS簡(jiǎn)介全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem簡(jiǎn)稱GPS）,是20世紀(jì)70年代由美國(guó)國(guó)防部研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)可向人類提供高精度的導(dǎo)航、定位和授時(shí)服務(wù)。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，從70年代到1994年，GPS衛(wèi)星星座布設(shè)完成，24顆衛(wèi)星覆蓋了全球98%的區(qū)域，耗資300億美元。分布在6個(gè)不同的軌道面上的導(dǎo)航星座是由位于地球上空約2萬米軌道上的衛(wèi)星網(wǎng)所組成，衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角約為55°，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差60°。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距相差30°，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分。在地球上任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻因衛(wèi)星網(wǎng)的布置格局，保證至少能同時(shí)觀測(cè)四顆衛(wèi)星，最多時(shí)可觀測(cè)到十一顆衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號(hào)，實(shí)現(xiàn)三維精確定位。1.2技術(shù)優(yōu)勢(shì)一般的測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量、三角測(cè)量都用經(jīng)緯儀、全站儀進(jìn)行觀測(cè)，要求點(diǎn)間通視，作業(yè)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且精度不均勻。常規(guī)測(cè)量方法的缺陷：測(cè)量規(guī)范要求附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)需達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)測(cè)量難以達(dá)到，常出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。搜集到的控制起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測(cè)量系統(tǒng)，這就存在系統(tǒng)間的兼容性問題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測(cè)量的質(zhì)量。國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重，影響測(cè)量作業(yè)[1]。而GPS則在最近的兩年得到了迅速的推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候連續(xù)地提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù)。相對(duì)于常規(guī)的測(cè)量方法，GPS測(cè)量有以下特點(diǎn)：測(cè)站之間無需通視。GPS測(cè)量不需觀測(cè)站之間互相通視，這一優(yōu)點(diǎn)大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，同時(shí)也使點(diǎn)位的選擇變得更加靈活，經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，但必須保持觀測(cè)站的上空開闊，以便接受的GPS衛(wèi)星信號(hào)不受干擾。定位精度高。目前在小于50km的基線上，其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10-6～2×10-6，而在100～500km的基線上可達(dá)10-6～10-7，隨著觀測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)處理軟件及方法的不斷改善，其定位精度還將進(jìn)一步提高。觀測(cè)時(shí)間短。目前，利用傳統(tǒng)的靜態(tài)定位方法，根據(jù)要求精度的不同，測(cè)量一條基線的相對(duì)定位所需要的時(shí)間一般約為1～3小時(shí)，為了進(jìn)一步縮短觀測(cè)時(shí)間，提高效率，利用短基線快速相對(duì)定位法，其觀測(cè)時(shí)間只需幾分鐘。提供三維坐標(biāo)。在精確測(cè)定觀測(cè)站平面位置的同時(shí)，亦可精確測(cè)定觀測(cè)站的大地高程，不僅為其在航空物探、航空攝影測(cè)量及精密導(dǎo)航中的應(yīng)用，提供了重要的高程數(shù)據(jù)，同時(shí)也為研究大地水準(zhǔn)面的形狀和確定地面點(diǎn)的高程開辟了新途徑。操作簡(jiǎn)便。GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，測(cè)量員只需將天線對(duì)中、整平,量取天線高，打開電源即可進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)，利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理即求得測(cè)點(diǎn)三維坐標(biāo)。另外，GPS接收機(jī)一般重量較輕，體積較小，攜帶和搬運(yùn)都很方便，從而極大地減少了外業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度。全天候作業(yè)。GPS觀測(cè)可在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行，一般不受天氣狀況和地域的影響[2]。利用GPS測(cè)量能克服上述列舉常規(guī)測(cè)量的缺陷，并提高作業(yè)的效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保證了高等級(jí)公路測(cè)設(shè)質(zhì)量。1.3GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與前景目前GPS技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)主要表現(xiàn)為以下方面：GNSS系統(tǒng)是當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的熱點(diǎn)，隨著全球衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，俄羅斯、中國(guó)和歐盟也都在建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，GPS一詞也正在被GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)一詞所取代。GNSS包含了美國(guó)的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國(guó)的北斗、歐盟的GALILEO系統(tǒng)，可用的衛(wèi)星數(shù)目將達(dá)到100顆以上，可以說過去美國(guó)GPS一統(tǒng)天下的局面正逐步被打破。近年來，雙星GPS，甚至多星GPS是GPS技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，國(guó)內(nèi)外GPS生產(chǎn)廠家都推出了各自的GNSS產(chǎn)品。可以說，GNSS技術(shù)是當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的一大熱點(diǎn)，也是未來GPS技術(shù)發(fā)展的重要方向。藍(lán)牙無線傳輸技術(shù)是當(dāng)前的一大熱點(diǎn)。近年來，藍(lán)牙技術(shù)作為一種新的短距離無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，受到全世界越來越多工業(yè)界生產(chǎn)廠家和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。藍(lán)牙技術(shù)可以取代數(shù)據(jù)電纜，支持無線通信進(jìn)行數(shù)據(jù)和語音傳輸，傳輸速率可達(dá)到10M/s。目前，藍(lán)牙技術(shù)在GPS接收機(jī)上得到了廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外GPS生產(chǎn)廠商的大部分產(chǎn)品中都采用了此技術(shù)。如國(guó)產(chǎn)南方測(cè)繪靈銳S8x系列，中海達(dá)的V系列，瑞士徠卡RX1250、GS10、GS15GPS接收機(jī)，美國(guó)天寶的5800、R8系列GPS接收機(jī)都采用了藍(lán)牙通信技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用使得一直困擾GPS測(cè)量人員的連接線問題得到了解決，實(shí)現(xiàn)了GPS接收機(jī)的“無線測(cè)量”，工作效率得到了極大提高。當(dāng)然，在藍(lán)牙的使用過程中也會(huì)遇到一些問題，比如大部分用戶在設(shè)置和藍(lán)牙連接時(shí)會(huì)面臨一些困難，并且藍(lán)牙的穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步提高。GPS在應(yīng)用于建立高精度的道路工程控制網(wǎng)、道路施工放樣和道路的縱、橫斷面放樣等方面上，具有重要的實(shí)用價(jià)值，本文主要探討了GPS技術(shù)在道路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用。1.4研究的主要內(nèi)容和意義論文第一部分主要介紹了GPS的概念，技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展現(xiàn)狀及前景；第二部分介紹了GPS定位原理和組成；第三部分介紹了GPS在道路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用；最后一部分提出了道路工程一體化的構(gòu)想。本文通過研究GPS在道路工程控制測(cè)量中的應(yīng)用，體現(xiàn)出了GPS技術(shù)在公路工程控制測(cè)量中的極大優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)全站儀控制測(cè)量相比，測(cè)站之間無需通視，對(duì)測(cè)區(qū)的地形要求比較低，而且相對(duì)精度比較高、觀測(cè)時(shí)間縮短，操作更加簡(jiǎn)便，并可以全天候作業(yè)。在道路工程控制測(cè)量中，GPS技術(shù)的運(yùn)用與傳統(tǒng)的控制測(cè)量方法相比有著巨大的優(yōu)勢(shì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，前景廣闊。2.GPS概述2.1GPS定位原理圖2-1GPS絕對(duì)定位如圖2-1所示，分布在地球上空的多顆導(dǎo)航衛(wèi)星S1、S2、S3、S4，不停地發(fā)射無線電信號(hào)，空間定位系統(tǒng)接收機(jī)接收這些信號(hào)。導(dǎo)航儀根據(jù)星歷表信息求得每顆衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)時(shí)在太空中的位置，計(jì)算衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)的精確時(shí)間，然后根據(jù)已知的空間定位衛(wèi)星的瞬時(shí)坐標(biāo)和信號(hào)到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間，通過計(jì)算求得衛(wèi)星至空間定位系統(tǒng)接收機(jī)之間的幾何距離ρ，在此基礎(chǔ)上計(jì)算出用戶GPS接收機(jī)天線所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位，即觀測(cè)站的位置[3]。GPS絕對(duì)定位是以地球質(zhì)心為參考點(diǎn)，確定接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的絕對(duì)位置。由于定位過程只需一臺(tái)接收機(jī)，又稱之為單點(diǎn)定位。由于衛(wèi)星鐘與用戶接收機(jī)鐘難以保持嚴(yán)格同步，實(shí)際上觀測(cè)的測(cè)站至衛(wèi)星之間的距離要受衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘同步差的共同影響，因此，觀測(cè)的測(cè)站至衛(wèi)星問的距離稱為偽距。衛(wèi)星鐘差可以通過衛(wèi)星導(dǎo)航電文提供的相應(yīng)鐘差參數(shù)修正，接收機(jī)鐘差難以預(yù)先準(zhǔn)確確定，可將其作為未知參數(shù)與觀測(cè)站坐標(biāo)在數(shù)據(jù)處理中一并解出。在一個(gè)測(cè)站上，理論上需要三顆衛(wèi)星，但由于存在鐘差，需利用第四顆衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)間上的糾正，以保證時(shí)間上的同步，即至少必須同步觀測(cè)4顆GPS衛(wèi)星。2.2GPS的組成圖2-2GPS的組成GPS由空間星座部分、地面控制部分和用戶設(shè)備部分組成，如圖2-2所示?？臻g星座部分：由24顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)傾角為55°的軌道面上，每個(gè)軌道有4顆衛(wèi)星。地面控制部分：由分布在全球的5個(gè)地面站組成，其中包括：地面監(jiān)測(cè)站、主控站和注入站。用戶設(shè)備部分：用戶部分主要包括各種類型的用戶接收機(jī)設(shè)備和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。3.GPS在道路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用3.1用于建立高精度的道路工程控制網(wǎng)公路控制測(cè)量是路線勘測(cè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，在公路工程中首先引入GPS的是公路控制測(cè)量。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，并且多數(shù)經(jīng)過居住區(qū)，用常規(guī)手段難以滿足高精度的要求，布網(wǎng)困難，而GPS可以滿足這一要求。此外，在橋梁的施工、隧道外控制也需要高精度控制網(wǎng)。由于無需通視，GPS可構(gòu)成較強(qiáng)的圖形結(jié)構(gòu)，特別是為量測(cè)常規(guī)測(cè)量中無檢核的支點(diǎn)提供了方便。用GPS技術(shù)對(duì)常規(guī)測(cè)量建立的高精度邊角網(wǎng)，與常規(guī)測(cè)量的結(jié)果符合較好，能達(dá)到毫米級(jí)的精度，取得了較好的效果。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)，根據(jù)其中一點(diǎn)的坐標(biāo)可推算出另一點(diǎn)的坐標(biāo)，經(jīng)處理后可以精確獲得兩點(diǎn)的三維坐標(biāo)差。由于靜態(tài)相對(duì)定位精度高，因此廣泛應(yīng)用于變形監(jiān)測(cè)和大地測(cè)量等測(cè)量領(lǐng)域，靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)將逐步取代以往的常規(guī)測(cè)量方法并廣泛應(yīng)用于道路控制測(cè)量中。GPS在道路初測(cè)階段主要是根據(jù)道路路線走向選點(diǎn)埋石，點(diǎn)位應(yīng)選在開闊通視良好的地區(qū)，然后進(jìn)行平面控制測(cè)量和高程測(cè)量，以此作為道路路線地形圖、定線測(cè)設(shè)和施工放樣的重要基礎(chǔ)。利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的方法布設(shè)控制網(wǎng)，并具有布網(wǎng)靈活、定位精度高、觀測(cè)時(shí)間短、全天候觀測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。3.1.1控制網(wǎng)的布設(shè)靜態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)主要用于建立公路首級(jí)控制網(wǎng)，控制網(wǎng)的建立過程如下:首級(jí)控制網(wǎng)采用E級(jí)GPS控制網(wǎng)，GPS控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、沿線地形地物、作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況、精度要求等因素進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。因?yàn)镚PS控制網(wǎng)作為公路首級(jí)控制網(wǎng)時(shí),需采用其他測(cè)量方法進(jìn)行加密。故沿路線兩側(cè)每隔5-10km布設(shè)一對(duì)相互通視的GPS點(diǎn)。理論上GPS點(diǎn)觀測(cè)時(shí)只須在3個(gè)GPS點(diǎn)上架設(shè)GPS儀同時(shí)觀測(cè)即可確定這3個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)?？紤]到公路測(cè)量本身的特點(diǎn)采用6臺(tái)GPS同時(shí)觀測(cè)4個(gè)GPS點(diǎn),這樣可大大加快全線的測(cè)量速度，次級(jí)控制網(wǎng)采用全站儀或RTK附和導(dǎo)線。布網(wǎng)選點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意一下事項(xiàng)：（1）控制點(diǎn)應(yīng)選在通視良好的地區(qū)，并應(yīng)易于安置GPS接收儀器。為了保證GPS信號(hào)不被障礙物遮擋，控制點(diǎn)周圍最好不要有障礙物。（2）點(diǎn)位要明顯，便于后期測(cè)量人員尋找。（3）應(yīng)遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源（如電視臺(tái)、電臺(tái)、微波站等）其距離不少于200m；遠(yuǎn)離高壓輸電線，其距離不得少于50m。（4）GPS點(diǎn)均應(yīng)保證至少與一個(gè)鄰近GPS點(diǎn)通視，而且有利于采用其它手段聯(lián)測(cè)和擴(kuò)展。（5）大面積水域或強(qiáng)烈干擾衛(wèi)星信號(hào)接收的物體會(huì)使多路徑效應(yīng)的影響增強(qiáng)，應(yīng)盡量避免。（6）控制點(diǎn)埋石的地面應(yīng)結(jié)實(shí)穩(wěn)定，易于控制點(diǎn)的保存。（7）網(wǎng)形應(yīng)有利于同步觀測(cè)邊、點(diǎn)聯(lián)接。（8）選點(diǎn)人員在所選點(diǎn)位要水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)時(shí)，需到實(shí)地勘測(cè)水準(zhǔn)路線，提出有關(guān)建議。（9）E級(jí)GPS網(wǎng)相鄰點(diǎn)間距離不得小于200m，相鄰點(diǎn)間距離最大不超過該網(wǎng)平均點(diǎn)間距的2倍。在土質(zhì)地面埋設(shè)標(biāo)石時(shí)，標(biāo)石規(guī)格為(20cm×40cm×40cm)的混凝土標(biāo)石；在巖石地面澆灌巖標(biāo)時(shí)，標(biāo)石規(guī)格為(20cm×30cm×15cm)的混凝土標(biāo)石；同時(shí)在各點(diǎn)位附近明顯固定的地物上，用紅油漆書寫點(diǎn)號(hào)及點(diǎn)位的指示方向線，以及到點(diǎn)位的距離，便于施測(cè)時(shí)尋找和后期使用。這里以某地高速公路擴(kuò)容工程為例，共埋設(shè)E級(jí)點(diǎn)15個(gè)，控制網(wǎng)略圖見圖3-1：圖3-1某地高速公路擴(kuò)容工程控制網(wǎng)點(diǎn)位分布略圖3.1.2數(shù)據(jù)處理基線向量解算采用中海達(dá)測(cè)繪儀器公司HDS2003數(shù)據(jù)處理軟件包軟件進(jìn)行處理，解算時(shí)按軟件缺省設(shè)置(垂直角為15度，星歷采用廣播星歷，解算類型為固定，基線最少觀測(cè)時(shí)間為120秒等)進(jìn)行。對(duì)于處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)不合要求的基線，在分析原因后，適當(dāng)進(jìn)行取舍處理，因而有效地提高了基線觀測(cè)效率，對(duì)處理結(jié)果質(zhì)量指標(biāo)符合要求的基線，按要求進(jìn)行獨(dú)立環(huán)閉合差檢核，以最終確定基線的觀測(cè)質(zhì)量[4]。這里以觀測(cè)的某地高速公路擴(kuò)容工程控制網(wǎng)點(diǎn)為例，基線向量解算結(jié)果如表3-1：表3-1相對(duì)誤差最大值環(huán)型基線Ratio中誤差(m)X增量Y增量Z增量距離同步環(huán)BI042BI043.252022.20.0131439.2149536.5782128.2478704.5573BI043BI037.253086.90.0052856.428620.4578201.3152879.2336BI042BI037.252021.00.01431295.6432557.0271329.55771447.7071相對(duì)誤差=0.98ppmWs=0.0128∑=0.0002∑=-0.0089∑=0.00533031.4980環(huán)型基線Ratio中誤差(m)X增量Y增量Z增量距離異步環(huán)BI039BI036.253075.40.0068-897.056940.9836-1568.23561806.9051BI036BI038.252086.70.0045-2654.8740-956.4623-1356.59873129.9182BI038BI039.253072.30.00973551.9301915.47002924.82814690.0535相對(duì)誤差=0.78ppmWs=0.0148∑=0.0008∑=0.0087∑=-0.00629626.8732絕對(duì)誤差最大值環(huán)型基線Ratio中誤差(m)X增量Y增量Z增量距離同步環(huán)BI035BI033.252456.30.00316897.26571569.86512681.23847564.2667BI033BI034.252045.90.0054-356.8642-598.3635-1035.94021247.2229BI034BI035.252415.60.0097-6540.3932971.51141645.30566813.2566相對(duì)誤差=0.68ppmWs=0.0273∑=0.0083∑=-0.0098∑=-0.007415624.7462環(huán)型基線Ratio中誤差(m)X增量Y增量Z增量距離異步環(huán)BI032BI029.252079.30.00452354.5621-1762.3201-2567.19843903.2613BI029BI031.253099.70.0075-2109.4626875.62541589.24832781.8028BI031BI032.252087.50.0091245.1001886.6819977.93981341.4731相對(duì)誤差=0.74ppmWs=0.0168∑=0.0006∑=-0.0128∑=-0.01038025.5372點(diǎn)名xy中誤差(m)E(m)誤差橢圓F(m)ET(D:M:S)中誤差(m)中誤差(m)IVBI0562753055.8691521589.8595已知點(diǎn)IVBI0412747834.4852520895.4013已知點(diǎn)BI0432748465.1161521145.01820.00290.00320.0020151°21′43″0.00310.0027BI0422748166.5828521060.48320.00290.00220.0024153°48′32″0.00350.0027BI0412747834.4854520895.40190.00270.00370.0028145°11′28″0.00280.0032BI0402748006.0798520559.44330.00340.00280.0029147°18′08″0.00310.0024BI0392749212.9455522166.68240.00350.00360.0031150°40′37″0.00330.0038BI0382748756.5036522190.28250.00220.00340.0030147°10′52″0.00390.0027BI0372748495.0630522131.40710.00280.00310.0038149°23′53″0.00370.0029BI0362749342.9137522852.30430.00290.00350.0037146°55′47″0.00320.0031BI0352749415.5819522708.05810.00280.00320.0026117°27′26″0.00340.0028BI0342750325.5344523601.08020.00340.00280.0027153°25′24″0.00280.0035BI0332750416.6663523427.47870.00240.00320.0021127°30′25″0.00360.0021BI0322750508.0935524829.19110.00350.00400.0035137°50′34″0.00400.0038BI0312750318.5528524735.83430.00250.00420.0033148°51′20″0.00230.0039BI0302749687.4430525236.79310.00370.00410.0038139°56′45″0.00370.0025BI0292749934.1185525116.23130.00280.00430.0029149°42′35″0.00410.0039BI0282749108.4468525352.18090.00630.00450.0043171°25′47″0.00570.0042BI0272748959.0919525302.85820.00400.00390.0029152°28′53″0.00400.0037最弱點(diǎn)平面中誤差點(diǎn)名xy中誤差(m)E(m)誤差橢圓F(m)ET(D:M:S)中誤差(m)中誤差(m)BI0282749108.4468525352.18090.00630.00450.0043171°25′47″0.00570.0042從以上表中可得：最弱點(diǎn)點(diǎn)位誤差:0.98cm；最弱邊相對(duì)誤差：1/22543最弱點(diǎn)點(diǎn)位誤差:0.48cm；最弱邊相對(duì)誤差：1/32510各方面的誤差均滿足《公路勘測(cè)規(guī)范》JTGC10—2007精度要求。通過以上實(shí)例的研究，GPS測(cè)量觀測(cè)時(shí)間短,費(fèi)用低,精度高,可靠性強(qiáng)，可以看出GPS系統(tǒng)在道路工程中具有很大的發(fā)展前景，充分體現(xiàn)了這一衛(wèi)星定位技術(shù)的高精度和高效益，能很好的滿足施工單位的作業(yè)要求。3.2GPS用于道路施工放樣公路測(cè)設(shè)測(cè)量相對(duì)公路控制測(cè)量，精度要求較低、實(shí)時(shí)性要求較高。在公路測(cè)設(shè)測(cè)量中通常使用RTK，可以達(dá)到厘米級(jí)的精度，可用于中線、構(gòu)造物放樣等。RTK技術(shù)可與常規(guī)全站儀相結(jié)合，使GPS無需通視和全站儀靈活方便的優(yōu)點(diǎn)充分發(fā)揮，可滿足公路工程各種場(chǎng)合測(cè)量工作的需要，加快觀測(cè)速度，提高質(zhì)量。GPS測(cè)量技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新突破是利用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量。其基本原理是，在基準(zhǔn)站上安置1臺(tái)GPS接收機(jī)，對(duì)所有能搜索到的GPS衛(wèi)星進(jìn)行不間斷的監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的信息和自身的識(shí)別信息通過無線電設(shè)備實(shí)時(shí)傳送出去。在設(shè)置的流動(dòng)GPS接收機(jī)上，通過接收電臺(tái)接收基準(zhǔn)站傳送的數(shù)據(jù)，根據(jù)相對(duì)定位的原理，求解出厘米級(jí)的流動(dòng)站的動(dòng)態(tài)位置（X、Y、Z）。在道路勘測(cè)中，運(yùn)用RTK技術(shù)進(jìn)行定線測(cè)量，可同時(shí)放線和中樁等工作，大幅度提高作業(yè)效率[5]。基本作業(yè)方法如下：

（1）在已知控制點(diǎn)上擺放一臺(tái)GPS基準(zhǔn)站，手持流動(dòng)站測(cè)設(shè)路線的打樁作業(yè)。

（2）根據(jù)所設(shè)計(jì)的路線要求，利用計(jì)算程序計(jì)算路線中樁的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，并將路線中樁的設(shè)計(jì)坐標(biāo)輸?shù)诫娮邮植局小?/p>

（3）在操作流動(dòng)站時(shí)，只要輸入需測(cè)設(shè)的點(diǎn)號(hào)，然后按解算鍵，顯示屏?xí)@示當(dāng)前桿到設(shè)計(jì)坐標(biāo)的方向和距離，移動(dòng)流動(dòng)站，當(dāng)電子手部顯示桿位與設(shè)計(jì)點(diǎn)重合時(shí)，在桿位寫上樁位號(hào)即可。（4）將手部數(shù)據(jù)傳輸至電腦，即可利用相關(guān)軟件進(jìn)行縱斷的設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù),該系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成,建立無線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證,其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí),通過無線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算出流動(dòng)站的動(dòng)態(tài)坐標(biāo)和精度。RTK技術(shù)將改變道路測(cè)量模式，并能實(shí)時(shí)得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。3.3道路選線與中線放樣在道路選線過程中,需遵守設(shè)計(jì)規(guī)范，避免過多經(jīng)過房屋和占用農(nóng)田，并盡量在原路的基礎(chǔ)上施工。設(shè)計(jì)人員在大比例尺帶狀地形圖上定線后,需將公路中線在地面上標(biāo)定出來。采用實(shí)時(shí)GPS測(cè)量,只需將中樁點(diǎn)坐標(biāo)輸入到GPS電子手簿中,系統(tǒng)軟件就會(huì)自動(dòng)定出放樣點(diǎn)的點(diǎn)位。由于每個(gè)點(diǎn)的測(cè)量都是獨(dú)立完成的,不會(huì)產(chǎn)生累計(jì)誤差,各點(diǎn)放樣精度趨于一致[6]。放樣時(shí),只需由GPS電子手簿來完成，只要先輸入各主控制點(diǎn)的點(diǎn)號(hào),然后輸入起終點(diǎn)的方位角、圓曲線半徑R,緩和曲線長(zhǎng)度,直線段距離，這樣就可以很輕松的放樣了[7]。3.4道路的縱、橫斷面放樣縱、橫斷面放樣時(shí),先把數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中,生成一個(gè)點(diǎn)文件并儲(chǔ)存起來,就可隨時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)放樣。同時(shí)軟件可自動(dòng)與地面線銜接,并利用斷面法進(jìn)行土方量計(jì)算。通過繪圖軟件,可繪出沿線的各點(diǎn)的橫斷面圖和縱斷面來。因?yàn)樗脭?shù)據(jù)都是野外采集而來的,不需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量,減少了外業(yè)工作。有需要時(shí)，可用GPS進(jìn)行復(fù)合,傳統(tǒng)方法則做不到。4.GPS將引導(dǎo)道路工程一體化測(cè)量4.1道路工程一體化的構(gòu)想一般的測(cè)量如導(dǎo)線測(cè)量、三角測(cè)量都用經(jīng)緯儀、全站儀進(jìn)行觀測(cè)，要求點(diǎn)間通視，作業(yè)效率低,勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且精度不均勻。常規(guī)測(cè)量方法的缺陷：測(cè)量規(guī)范要求附合導(dǎo)線長(zhǎng)、閉合導(dǎo)線長(zhǎng)需達(dá)到一級(jí)導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)，常出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè)。搜集到的控制起算點(diǎn)間一般很難保證為同一測(cè)量系統(tǒng)，這就存在系統(tǒng)間的兼容性問題，如果用不兼容的起算點(diǎn)，勢(shì)必影響測(cè)量的質(zhì)量。國(guó)家大地點(diǎn)破壞嚴(yán)重，影響測(cè)量作業(yè)。GPS靜態(tài)定位技術(shù)和動(dòng)態(tài)定位技術(shù)相結(jié)合的方法則可以高效、高精度地完成道路平面控制測(cè)量。生產(chǎn)過程中若采用常規(guī)方法和GPS技術(shù)相結(jié)合，生產(chǎn)流程可以極大地提高生產(chǎn)效率，使其測(cè)量施工一體化。具有實(shí)時(shí)測(cè)量功能的GPS系統(tǒng)能充分保障其精度、速度和可靠性。擴(kuò)大GPS技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，使其承擔(dān)道路勘測(cè)的絕大部分項(xiàng)目作業(yè)，將包括路面鋪裝施工作業(yè)，線路土石方、橋涵工程施工測(cè)量，道路竣工驗(yàn)收測(cè)量，里程樁標(biāo)定和數(shù)字化帶狀地形圖測(cè)量。將坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換、控制測(cè)量、帶狀地形圖測(cè)量、道路選線設(shè)計(jì)、各個(gè)樁位的填挖量計(jì)算，到中線、邊線放樣，通過一體化測(cè)量的實(shí)施給予全部完成。4.2道路工程一體化的實(shí)施利用4-5臺(tái)GPS實(shí)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)，具體的作業(yè)分工：在施測(cè)沿線相距15～20公里左右的參考站A和B點(diǎn)分別架設(shè)兩臺(tái)GPS，提前幾分鐘開機(jī)，通過實(shí)時(shí)GPS測(cè)量將A站的WGS-84坐標(biāo)準(zhǔn)傳遞給B站。另外兩臺(tái)在兩個(gè)參考站有效距離長(zhǎng)達(dá)30～50公里帶狀區(qū)域內(nèi)充當(dāng)流動(dòng)臺(tái)，按設(shè)計(jì)的帶寬測(cè)量地形圖，并按一定的間距布測(cè)中線與邊線木樁，實(shí)時(shí)得到它們相對(duì)于兩個(gè)參考站的三維坐標(biāo)，如果彼此互差在±3cm限差以內(nèi)，取中數(shù)為平差值[8]。在完成一段作業(yè)任務(wù)后，向線路的延伸方向?qū)⒖颊続搬站到C點(diǎn)，保持參考站B點(diǎn)不動(dòng)，B、C相距15～20公里左右，同樣C點(diǎn)坐標(biāo)由B點(diǎn)通實(shí)時(shí)傳遞獲得，完成第二段野外作業(yè)。依此方法，完成野外測(cè)量任務(wù)。

各項(xiàng)精度指標(biāo)均在預(yù)先設(shè)定的范圍之內(nèi)，因?yàn)槊總€(gè)點(diǎn)都有兩個(gè)不同已知點(diǎn)的實(shí)時(shí)檢核平差成果，如果參考站坐標(biāo)傳遞存在問題，則會(huì)在計(jì)算流動(dòng)點(diǎn)位的坐標(biāo)差中顯示出來。因此，整個(gè)測(cè)區(qū)的測(cè)量成果是可靠、精度較高、不需要進(jìn)行內(nèi)業(yè)處理的，只要根據(jù)同平面已知點(diǎn)位的高程進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與高程擬合，就可以得到該測(cè)區(qū)的點(diǎn)位成果，根據(jù)轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)與高程系統(tǒng)輸出相應(yīng)的數(shù)字化地形圖，用于輸出修正后的線路模型，并推算出工程的土石方工作，就可以進(jìn)入GPS引導(dǎo)下的里程樁測(cè)設(shè)、線路施工和竣工驗(yàn)收測(cè)量。一體化的測(cè)量將縮短道路勘測(cè)設(shè)計(jì)和施工的時(shí)間，降低野外勞動(dòng)強(qiáng)度，有效地降低生產(chǎn)成本，提高效益。5.小結(jié)本文研究了GPS在道路工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，建立高精度的道路工程控制網(wǎng)、道路施工放樣、道路選線與中線放樣以及道路的縱、橫斷面放樣。通過實(shí)例分析，GPS用于建立高精度的道路工程控制網(wǎng)，滿足精度要求。另外，本文還提出了GPS引導(dǎo)道路工程一體化測(cè)量的構(gòu)想，GPS在工程測(cè)量中具有很大的發(fā)展前景：(1)GPS作業(yè)有著極高的精度。它的作業(yè)不受距離限制,非常適合于地形條件困難地區(qū)、局部重點(diǎn)工程地區(qū)等。(2)GPS測(cè)量可以大大提高工作及成果質(zhì)量。它不受人為因素的影響，整個(gè)作業(yè)過程全由微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)控制,自動(dòng)記錄，并完成數(shù)據(jù)的預(yù)處理和平差計(jì)算。(3)GPS-RTK技術(shù)將徹底改變道路測(cè)量模式。RTK能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo)。它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣、中樁測(cè)量、點(diǎn)位測(cè)量等。(4)GPS測(cè)量可以極大地降低勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度,提高作業(yè)效率和生產(chǎn)效益。(5)GPS高程測(cè)量是GPS測(cè)量應(yīng)用的重要領(lǐng)域，在山嶺較多的地區(qū)，受地形條件的限制,常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量較難實(shí)現(xiàn),GPS高程測(cè)量無疑是一種有效的手段。參考文獻(xiàn)[1]何亞倩,等．GPS在公路工程測(cè)量中應(yīng)用的探討[J]．科協(xié)論壇，2009.[2]伊廷華.GPS定位技術(shù)在結(jié)構(gòu)振動(dòng)監(jiān)測(cè)中的理論與方法研究[D],同濟(jì)大學(xué),2010.[3]吳志高,等.組合導(dǎo)航系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用[J],福建電腦，2007.[4]劉翠芝,等.朝陽市GPS三維控制網(wǎng)建立方法研究[A].第七屆全國(guó)礦山測(cè)量學(xué)術(shù)會(huì)議,2007.[5]朱愛民,等．GPS在公路勘測(cè)中的應(yīng)用[J]．濟(jì)南交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2001．[6]馬真安,等．GPS-RTK技術(shù)在公路勘測(cè)中的應(yīng)用[J]．遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)，2004.[7]李秋實(shí),等．RTK技術(shù)在道路測(cè)量中的應(yīng)用[J]．森林工程，2007.[8]黃金鴻,等．深入探討GPS在道路工程中的應(yīng)用[J]．科技資訊，2008.[9]符彥,等．GPS技術(shù)在道路工程中的應(yīng)用研