gps技術在公路工程中的應用

gps技術在公路工程中的應用

0實時動態(tài)誤差gps近年來，gps在道路上的應用主要集中在測量控制上，采用的模式主要是相對靜態(tài)偏移模型和快速靜態(tài)偏移模型。而最近幾年GPS的應用已發(fā)展到實時動態(tài)測量,這項技術的關鍵在于動態(tài)求解整周模糊度的OTF(On-The-Fly)技術,目前該項技術已經(jīng)成熟。差分GPS有兩種主要形式:1種是RTK技術,另1種是RTD技術。RTK技術的全稱是實時動態(tài)載波相位差分技術,即:RealTimeKinematicTechnique。RTD技術的全稱是實時偽距差分技術。當前,RTD技術的定位精度較低,一般用于水深測量的平面定位。RTK技術的定位精度已能達到厘米級,可以滿足一般工程測量的精度要求,已廣泛用于公路工程測量中的定線、中(邊)樁放樣、斷面測量等方面。1在公路調(diào)測中的應用公路工程具有帶狀特點,其平面控制在采用常規(guī)測量手段時首選導線測量方法,接著根據(jù)初步方案確定的線路,采用全站儀等設備施測帶狀圖和縱橫斷面圖,然后借助于各級控制點,進行中線測量等工作。規(guī)范規(guī)定:高等級公路要求達到一級導線要求,導線附合或閉合長度最長不得超過10km,導線節(jié)點間距不能超過導線長度的0.7倍。在實際工作中,由于往往難以找到合適的控制點、地面通視困難等因素,使得導線測量的實施非常困難,往往出現(xiàn)超規(guī)范作業(yè),影響工程質(zhì)量。GPS技術無需通視,全天候作業(yè)的特點使其在布設公路勘測首級控制網(wǎng)方面具有獨特優(yōu)勢。1)精度高:GPS相對平面定位精度一般可以達到幾個10-6D的精度。2)作業(yè)速度快:平均每天可觀測幾十個甚至上百個點。3)控制網(wǎng)形布設靈活:一般每隔5km左右設置1對相互通視的GPS點,以方便后續(xù)工作,其他點間無需通視。4)經(jīng)濟效益好:據(jù)估算,用GPS建立公路勘測首級控制網(wǎng)的費用相當于常規(guī)方法的1/4左右。5)無需通視。6)操作簡便。2gps和rk在道路上的測量中的應用2.1gps公路野外測量系統(tǒng)在項目中的應用公路勘測首級平面控制網(wǎng)的任務是根據(jù)線路的基本走向布設控制點,作為測繪帶狀地形圖、定線測設和施工放樣的基礎。圖1是建立GPS公路勘測首級平面控制網(wǎng)流程圖。其中技術設計、選點和坐標轉(zhuǎn)換最為關鍵。在工程實踐中需重點處理好GPS偏心觀測、工程投影變形和內(nèi)業(yè)平差的優(yōu)化等問題。實踐證明:在幾十公里范圍內(nèi)的點位誤差一般在2cm左右。滬寧、寧杭高速公路均是采用GPS建立的首級平面控制網(wǎng)。2.2gpsrtk工藝應用GPSRTK的工作原理是:將基準站設置在坐標精確的已知點上,基準站將接收到的所有衛(wèi)星信息及基準站信息一起由通訊系統(tǒng)傳送給各流動站。各流動站在接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的同時還接收基準站傳送的信息,當流動站完成初始化工作后,控制器即可根據(jù)接收到的信息,利用相對定位原理實時計算并顯示出厘米級的流動站動態(tài)位置。優(yōu)質(zhì)、高效的數(shù)據(jù)傳輸技術是RTK技術實現(xiàn)的關鍵。RTK要求基準站與各流動站之間通過建立數(shù)據(jù)通訊鏈來實現(xiàn)基準站信息(數(shù)據(jù))向流動站的實時傳輸,并能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行正確編碼和同步檢錯。為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_與實時,必須綜合考慮傳輸格式、傳輸頻率、傳輸距離、傳輸數(shù)據(jù)量等諸多因素。用GPSRTK進行公路中線放樣的作業(yè)過程是:1)在路線控制點上架設1臺GPS接收機作為基準站,其他流動站用于測設路線點位并打樁作業(yè)。2)根據(jù)所設計的路線參數(shù),利用路線計算程序計算路線中樁的設計坐標。也可由線路設計人員直接提供中樁表,一般按2m間隔計算中樁坐標,防止在現(xiàn)場有些中樁點落入水中或房屋中而無法標定。3)將路線中樁的設計坐標輸入到GPS電子手簿。4)在流動站上操作控制器,輸入要測設的中樁點號,按解算鍵,顯示屏可及時顯示當前桿位和到設計樁位的方向與距離,移動桿位,當屏幕顯示桿位與設計點位重合時,在桿位處打樁寫號即可。5)在每個樁位按控制器的記錄鍵,將每個樁位高程記錄于電子手簿的存儲器,實現(xiàn)無紙化記錄。6)內(nèi)業(yè)將觀測數(shù)據(jù)傳輸至計算機,利用軟件繪制縱斷面圖。利用GPSRTK技術進行中線測量不受通視條件的影響,速度快,并可達到厘米級的定位精度,可以滿足《公路勘測規(guī)范》要求,在路線勘測中具有較高的研究推廣價值。在利用GPSRTK技術進行公路施工放樣的過程中,要特別注意正確求解并輸入WGS-84坐標系統(tǒng)與國家坐標系統(tǒng)或地方坐標系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)換參數(shù)。GPSRTK技術放樣的優(yōu)點:1)實時動態(tài)顯示測量成果,現(xiàn)場指示性好。2)作業(yè)效率高,每個放樣點只需要停留1～2s,流動站小組作業(yè),每小組3～4人,每天可完成中線測量5～10km。3)在中線放樣的同時完成中樁抄平工作。4)功能強大。利用GPSRTK的功能,可以進行二維與三維放樣,垂向偏置,根據(jù)測站與偏置距離法放樣,緩和曲線放樣,車載道路平整度檢驗,樁位存儲等功能,并能與全站儀進行數(shù)據(jù)自由交換。2.3橫斷面的測量在公路外業(yè)勘測中,橫斷面測量的工作量較大,通常用的抬桿法精度較低,全站儀測橫斷面精度雖高,但受通視條件限制,效率不高。應用GPS不受通視約束的特點,可以實現(xiàn)高精度、快速測量橫斷面。其工作原理是:如圖2所示,首先求出需測橫斷面的中樁Z的坐標及其切線方位角αz(即該處中線方向),則橫斷面的方位角為α=αZ+90°;然后用RTK流動站沿斷面特征點進行測量,判斷該點是否在橫斷面上,方法是求出垂距D=(YP-YZ)cosα-(XP-XZ)sinα,若|D|≤ε,則認為該點在橫斷面上,其中ε為自定義的精度指標,此判斷過程可以通過編程在RTK電子手簿上自動實現(xiàn);當點位在橫斷面線上時,計算該點到中樁Z點的平距與高差,記錄下來;用專門軟件內(nèi)業(yè)展繪即可得到橫斷面圖。3公路沿邊地區(qū)基本概念和測量設施用GPS建立公路勘測首級控制網(wǎng)不但精度高、速度快,而且布點靈活,已被廣泛應用。GPSRTK工作效率高,應用面廣,精度可達到厘米級,目前已被廣泛應用于道路帶狀地形圖測繪、定線測量