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【摘 要】 GPS技术在公路测量中已经开始广泛地使用，这主要依赖于GPS系统可以向全球连续全天候地提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等重要参数。单点导航定位和相对定位是GPS应用的两大主要功能。随着公路设计行业硬件设备和行业软件技术的发展，公路基本实现了CAD化，有些软件本身还需要地面数字化测量产品的支持。目前，用GPS快速静态测量来控制沿线的总体，为测绘地形图、平面测量、横纵面的测量提供了重要的基础。本文主要分析了GPS测量技术的原理，并对其在公路工程中的应用进行了探讨。
【关键词】 GPS技术；公路工程；应用
GPS卫星定位系统是利用卫星测距交会的原理确定点位技术，GPS是美国在20世纪70年代研制到1994年建成。可以对海陆空实时提供三维坐标和时间。经近十年工作证明，全球定位系统（GPS）具有全球性、高精度、全天候性优势的导航、多用途、定位、定时、测速系统。广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄影、地壳运动测量、资源勘测、地球动力学、军事测绘等领域中。在工程测量中刚开始，随着GPS技术的深入应用，国民经济的发展，GPS在公路测量中将发挥更大的作用。
一、GPS技术的基本原理
GPS的定位原理，与传统的后方交會原理很相似，比如说，在某个位置点架设GPS接收机，选一个时间点同时接收3个GPS卫星所发射的信号，这样就可以通过GPS卫星测到这个架设GPS接收机到卫星的距离，再根据后方交会的原理计算出GPS接收机所在位置的三维坐标。
二、GPS技术的运用优点
（一）运用广泛
GPS技术在国民经济的各个领域都有被运用到，在各种测量工程中：大地的测量、地震的形变监测、各种工程的检测网等都有运用GPS。同时，GPS技术在工程测量中的应用还有着很广泛的前景，在工程施工过程中自动控制系统也是未来研究GPS定位技术应用的一大方向。
（二）自动化程度高
在工程测量的时候，用GPS接收机进行测量时，只需要一个人把天线准确的安置在测站上，接收机能够自动的测量天线的高度，接通电源，启动接受信号，工作人员只需要的就是在接收机结束测量的时候关闭电源，这时候接收机就已经完成了数据的采集了。如果是一个测站点需要工作人员不断地采集数据，还需要数据的传输，将采集的数据传输到数据处理中心，才能够进行计算和测量的话，不仅仅是耗费人力，还耗费时间，这过程就不能体现GPS技术处理的及时性。
（三）定位精度高
GPS技术测量在十五公里内的短距离精度可以达到毫米级，在几十公里甚至是几百公里的距离相对精度可以达到厘米级。大型的建筑物、构筑物变形监测，在运用一些特殊的观测措施、精密的计算和处理模型和软件之后，平面的精度还可以达到亚毫米。如此的数据就说明了GPS技术的定位精度是比较高的。
（四）观测时间短
就目前的GPS技术在实际中的运用，采用静态的定位模式，观测在二十公里以内的距离，对于单频的接收机可能需要一个小时左右，但是对于双频的来说，只需要十几分钟就好了。如果要采用实时动态的定位模式，时间就更短了，流动站初始化观测需要几分钟（不超过5分钟）后，便可以随时定位，每站观测只需要几秒钟。这些时间数据就充分说明了运用GPS定位技术的便捷性。
（五）全天候实时动态观测
GPS卫星比较多，并且在空间的分布也很均匀，基本能够保证全球的地面都被连续覆盖，因此，在地球上的任何一点，任何时候要进行观测工作，一般都是不会受到天气的影响。不过，在雷雨天气是不适合观测的。进一步的说明，GPS技术的测量技术还是有发展的空间的。
（六）可消除或削弱系统误差影响
GPS技术在变形监测中所关注的是两期变形量，并非是我们要检测的站点的三维坐标。虽然在检测的过程中，系统对影响两期坐标值，但是它不会影响所求得变形量。以此可以推出，在变形监测过程中，即使GPS接收机天线对整体的误差、量天线高的误差等都是不会影响监测的结果的。只要天线在监测的过程中能够一直保持不动，就能够在很大程度上削弱系统所带来的误差影响。
三、GPS在公路测量中的应用
（一）绘制地形图
公路选线一般在1：1000或1：2000比例尺带状地形图上进行。传统测量方法是先布设首级控制网，然后再此基础上布设图根控制网，在进行碎部测量，绘制地形图。这种方法测量工作量大，进展慢，花费大量的人力物力。动态GPS可以克服上述困难，沿线路测碎部只要停留一两分钟便可以测出三维坐标、高程，结合测点的编码和属性，形成线路碎部数据，收测后在室内输入绘图软件编绘成图，由于不用设站、搬站，因而大大工作强度，提高了工作效率。
（二）公路中线放样
坐标放样是利用已知控制点把设计图中坐标、高程在实地标定出来，作为施工的基础。利用GPS放样，只要把坐标输入电子手簿中，软件会自动计算出实地点位。由于是基准站不变，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。
（三）公路的横、纵断面放样和土石方数量计算
纵断放样时，首先建立一个施工放样点文件，输入已知控制点，求解参数。然后把需要放样的数据输入到手簿新建工程文件中，以便于到现场放样；横断面放样时，先确测出横断面的特征点及地形地貌数据，根据场内标高，确定出横断面形式，是填是挖、还是半填半挖，然后把横断面设计数据导入到电子手簿中，建立一个施工放样点工程文件，储存到电子手簿中，随时可以到实地放样。同时软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”计算土石方数量。利用绘图软件，可绘出沿线路的纵断面和各中桩点的横断面图。纵、横断面测量可以直接地形图采集数据，必要时，可以使用动态GPS到实地复测，比传统测量方法，即省时又省力。 （四）GPS在公路变形监测中的应用
公路因为其范围广，它的控制网变形监测一般采用GPS法。首先在建立GPS网后，根据相邻的控制点之间可以不通视这一原则去除那些没有意义的点，增加点与点之间距离，降低网中点的密度，使得GPS控制点更加准确。原来网型中点位保存最完好的三等三角点，由于精度很高，且在区域中分布比较均匀，所以GPS控制点可与之重合，用来确定GPS网与原网型之间的转换参数。这样改造后的网型与传统的测角测边网相比，工作量明显降低。
（五）GPS高程拟合在公路大修中的应用
典型应用就是GPS高程拟合。对实验区的GPS数据，分别采用三次样条曲线拟合，二次曲面和平面拟合等多种模型方法，进行拟合计算，进行不同拟合模型但密度相同的精度分析。经过分析和检核，对选取的四组实验进行精度评定和分析，经过比对《城市测量规范》，都满足了三四等水准测量的精度要求。所以说，GPS高程拟合在公路中的作用是非常重要的。此实验检核点离最近的控制点的平均距离是10.186Km，在不同等级的水准测量中，都取得了成功。
四、GPS在公路中其他方面中的应用
（一）GPS在公路养护中的应用
GPS在公路養护上的应用主要是建立公路定位系统、建立公路数据库。而在其中定位系统有很重要的作用。定位系统主要是对路面的路况进行辅助巡查，对构造物和路面的设施设备进行定期的辅助检查和对路面进行养护维修。养护人员对路面进行定期的检查，少不了GPS的指导，还有如果在路面的某个位置出现了紧急的险情，也需要GPS定位的指引，迅速找出险情并加以排除。正因为有了GPS，养护管理人员可以对公路构造物和险情进行准确定位，完善路况，辅助进行测量，大大提高了管理养护工作的效率和质量。
（二）GPS在公路营运方面的应用
发生车祸，车辆被打劫，客车在公路上发生抛锚等等成为了我们必需要思考的事情，对这些运营车辆和公路上其他的车进行监管和控制，也成了急需解决的问题。而随着GPS的应用和普及，这样的问题也就迎刃而解。
五、结语
GPS测量在公路测量中正发挥着越来越大的作用，有着很好的发展前景。它测量作业精度高，不受距离限制，非常适合于国家地形破坏严重地区，作业条件困难地区，以及局部重点工程地区等。由于GPS测量可以可以极大地降低劳动强度，大大提高成果质量。GPS在公路测量中的应用，在一定程度上促进公路测量作业方法的变革，同时提高工作效率，保证公路测量的质量。GPS这种优越性使其在公路测量得到广泛应用。给公路技术人员在内容和技能方面带来压力，同时为公路测量技术发展奠定基础，也提高国家公路的施工质量。
参考文献：
[1]郭昌平，凌志伟，王跃杰，邢建国.动态GPS在公路工程中的应用[J].数字技术与应用，2013，09：104.
[2]曾涛.浅析GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用[J].黑龙江交通科技，2013，02：26+28.
[3]李伟.浅析GPS在公路工程测量中的应用[J].科技资讯，2013，05：38.
[4]王东会.GPS技术在公路工程测量中的应用分析[J].黑龙江交通科技，2013，05：63.
【关键词】 GPS技术；公路工程；应用
GPS卫星定位系统是利用卫星测距交会的原理确定点位技术，GPS是美国在20世纪70年代研制到1994年建成。可以对海陆空实时提供三维坐标和时间。经近十年工作证明，全球定位系统（GPS）具有全球性、高精度、全天候性优势的导航、多用途、定位、定时、测速系统。广泛应用于大地测量、工程测量、航空摄影、地壳运动测量、资源勘测、地球动力学、军事测绘等领域中。在工程测量中刚开始，随着GPS技术的深入应用，国民经济的发展，GPS在公路测量中将发挥更大的作用。
一、GPS技术的基本原理
GPS的定位原理，与传统的后方交會原理很相似，比如说，在某个位置点架设GPS接收机，选一个时间点同时接收3个GPS卫星所发射的信号，这样就可以通过GPS卫星测到这个架设GPS接收机到卫星的距离，再根据后方交会的原理计算出GPS接收机所在位置的三维坐标。
二、GPS技术的运用优点
（一）运用广泛
GPS技术在国民经济的各个领域都有被运用到，在各种测量工程中：大地的测量、地震的形变监测、各种工程的检测网等都有运用GPS。同时，GPS技术在工程测量中的应用还有着很广泛的前景，在工程施工过程中自动控制系统也是未来研究GPS定位技术应用的一大方向。
（二）自动化程度高
在工程测量的时候，用GPS接收机进行测量时，只需要一个人把天线准确的安置在测站上，接收机能够自动的测量天线的高度，接通电源，启动接受信号，工作人员只需要的就是在接收机结束测量的时候关闭电源，这时候接收机就已经完成了数据的采集了。如果是一个测站点需要工作人员不断地采集数据，还需要数据的传输，将采集的数据传输到数据处理中心，才能够进行计算和测量的话，不仅仅是耗费人力，还耗费时间，这过程就不能体现GPS技术处理的及时性。
（三）定位精度高
GPS技术测量在十五公里内的短距离精度可以达到毫米级，在几十公里甚至是几百公里的距离相对精度可以达到厘米级。大型的建筑物、构筑物变形监测，在运用一些特殊的观测措施、精密的计算和处理模型和软件之后，平面的精度还可以达到亚毫米。如此的数据就说明了GPS技术的定位精度是比较高的。
（四）观测时间短
就目前的GPS技术在实际中的运用，采用静态的定位模式，观测在二十公里以内的距离，对于单频的接收机可能需要一个小时左右，但是对于双频的来说，只需要十几分钟就好了。如果要采用实时动态的定位模式，时间就更短了，流动站初始化观测需要几分钟（不超过5分钟）后，便可以随时定位，每站观测只需要几秒钟。这些时间数据就充分说明了运用GPS定位技术的便捷性。
（五）全天候实时动态观测
GPS卫星比较多，并且在空间的分布也很均匀，基本能够保证全球的地面都被连续覆盖，因此，在地球上的任何一点，任何时候要进行观测工作，一般都是不会受到天气的影响。不过，在雷雨天气是不适合观测的。进一步的说明，GPS技术的测量技术还是有发展的空间的。
（六）可消除或削弱系统误差影响
GPS技术在变形监测中所关注的是两期变形量，并非是我们要检测的站点的三维坐标。虽然在检测的过程中，系统对影响两期坐标值，但是它不会影响所求得变形量。以此可以推出，在变形监测过程中，即使GPS接收机天线对整体的误差、量天线高的误差等都是不会影响监测的结果的。只要天线在监测的过程中能够一直保持不动，就能够在很大程度上削弱系统所带来的误差影响。
三、GPS在公路测量中的应用
（一）绘制地形图
公路选线一般在1：1000或1：2000比例尺带状地形图上进行。传统测量方法是先布设首级控制网，然后再此基础上布设图根控制网，在进行碎部测量，绘制地形图。这种方法测量工作量大，进展慢，花费大量的人力物力。动态GPS可以克服上述困难，沿线路测碎部只要停留一两分钟便可以测出三维坐标、高程，结合测点的编码和属性，形成线路碎部数据，收测后在室内输入绘图软件编绘成图，由于不用设站、搬站，因而大大工作强度，提高了工作效率。
（二）公路中线放样
坐标放样是利用已知控制点把设计图中坐标、高程在实地标定出来，作为施工的基础。利用GPS放样，只要把坐标输入电子手簿中，软件会自动计算出实地点位。由于是基准站不变，不会产生累计误差，各点放样精度趋于一致。
（三）公路的横、纵断面放样和土石方数量计算
纵断放样时，首先建立一个施工放样点文件，输入已知控制点，求解参数。然后把需要放样的数据输入到手簿新建工程文件中，以便于到现场放样；横断面放样时，先确测出横断面的特征点及地形地貌数据，根据场内标高，确定出横断面形式，是填是挖、还是半填半挖，然后把横断面设计数据导入到电子手簿中，建立一个施工放样点工程文件，储存到电子手簿中，随时可以到实地放样。同时软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作，并利用“断面法”计算土石方数量。利用绘图软件，可绘出沿线路的纵断面和各中桩点的横断面图。纵、横断面测量可以直接地形图采集数据，必要时，可以使用动态GPS到实地复测，比传统测量方法，即省时又省力。 （四）GPS在公路变形监测中的应用
公路因为其范围广，它的控制网变形监测一般采用GPS法。首先在建立GPS网后，根据相邻的控制点之间可以不通视这一原则去除那些没有意义的点，增加点与点之间距离，降低网中点的密度，使得GPS控制点更加准确。原来网型中点位保存最完好的三等三角点，由于精度很高，且在区域中分布比较均匀，所以GPS控制点可与之重合，用来确定GPS网与原网型之间的转换参数。这样改造后的网型与传统的测角测边网相比，工作量明显降低。
（五）GPS高程拟合在公路大修中的应用
典型应用就是GPS高程拟合。对实验区的GPS数据，分别采用三次样条曲线拟合，二次曲面和平面拟合等多种模型方法，进行拟合计算，进行不同拟合模型但密度相同的精度分析。经过分析和检核，对选取的四组实验进行精度评定和分析，经过比对《城市测量规范》，都满足了三四等水准测量的精度要求。所以说，GPS高程拟合在公路中的作用是非常重要的。此实验检核点离最近的控制点的平均距离是10.186Km，在不同等级的水准测量中，都取得了成功。
四、GPS在公路中其他方面中的应用
（一）GPS在公路养护中的应用
GPS在公路養护上的应用主要是建立公路定位系统、建立公路数据库。而在其中定位系统有很重要的作用。定位系统主要是对路面的路况进行辅助巡查，对构造物和路面的设施设备进行定期的辅助检查和对路面进行养护维修。养护人员对路面进行定期的检查，少不了GPS的指导，还有如果在路面的某个位置出现了紧急的险情，也需要GPS定位的指引，迅速找出险情并加以排除。正因为有了GPS，养护管理人员可以对公路构造物和险情进行准确定位，完善路况，辅助进行测量，大大提高了管理养护工作的效率和质量。
（二）GPS在公路营运方面的应用
发生车祸，车辆被打劫，客车在公路上发生抛锚等等成为了我们必需要思考的事情，对这些运营车辆和公路上其他的车进行监管和控制，也成了急需解决的问题。而随着GPS的应用和普及，这样的问题也就迎刃而解。
五、结语
GPS测量在公路测量中正发挥着越来越大的作用，有着很好的发展前景。它测量作业精度高，不受距离限制，非常适合于国家地形破坏严重地区，作业条件困难地区，以及局部重点工程地区等。由于GPS测量可以可以极大地降低劳动强度，大大提高成果质量。GPS在公路测量中的应用，在一定程度上促进公路测量作业方法的变革，同时提高工作效率，保证公路测量的质量。GPS这种优越性使其在公路测量得到广泛应用。给公路技术人员在内容和技能方面带来压力，同时为公路测量技术发展奠定基础，也提高国家公路的施工质量。
参考文献：
[1]郭昌平，凌志伟，王跃杰，邢建国.动态GPS在公路工程中的应用[J].数字技术与应用，2013，09：104.
[2]曾涛.浅析GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用[J].黑龙江交通科技，2013，02：26+28.
[3]李伟.浅析GPS在公路工程测量中的应用[J].科技资讯，2013，05：38.
[4]王东会.GPS技术在公路工程测量中的应用分析[J].黑龙江交通科技，2013，05：63.