文献综述GPS在道路测量中的应用

专业文献综述专业文献综述 GPS 在道路测量中的应用在道路测量中的应用 前言前言 随着我国国民经济的快速增长以及西部大开发的实施 我省的高等级公路建设迎来前 所末有的发展机遇 目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备 但常规测量方 法受横向通视和作业条件的限制 作业强度大 且效率低 大大延长了设计周期 勘测技 术的进步在于设备引进和技术改造 在目前的技术条件下引入 GPS 技术应当是首选 段志 彪 祝绍朋 在 GPS 在道路测量中的应用 一文中说到 GPS 作为一项高新技术 具有全天 候 高精度 速度快等显著特点 在建筑 交通运输等许多行业中得到了广泛的应用 简述了 GPS 测量技术的发展状态 介绍了 GPS 测量用于道路测设中的控制测量 路线桩 点实时放样测量 通过利用 GPS 进行高程测量结果与水准测量结果进行对比分析 最后 GPS 测量作出了总结 当前 用 GPS 静态或快速静态方法建立沿线总体控制测理 为勘测 阶段测绘带状地形图 路线平面 纵面测量提供依据 在施工阶段为桥梁 隧道建立施工 控制网 这仅仅是 GPS 在公路测量中应用的初级阶段 其实 公路测量的技术潜力蕴于 RTK 实时动态定位 技术的应用之中 RTK 技术在公路工程中的应用 有着非常广阔的前 景 1 关键词 GPS 道路 应用 主题主题 GPS 技术应用于公路测量是公路外业勘测的一项重大技术革命 其应用及开发的 前景十分广阔 尤其是实时动态 RTK 定位技术在公路测量中蕴含着巨大的技术潜力 GPS 技术在公路测量中的应用及其对公路勘测的巨大推进作用 一 一 GPS 技术应用在道路测量中的方法技术应用在道路测量中的方法 段志彪 祝绍朋 在 GPS 在道路测量中的应用 提到具体作业方法是设置 GPS 基准 站一台 并将一些必要的数据 如坐标系转换参数 预设精度指标 基准站坐标等输入 GPS 手薄 一台或多台 GPS 流动站在若干个待测点上设站 基准站与流动站同时接收卫星 信号 同时基准站通过电台将其观测值和设站信息一起传送给流动站 流动站将接收到的来 自基准站的数据及 GPS 观测数据 组成差分观测值进行实时处理 他通过这个方法 总 结出了以下几个方面 1 应用 GPS 卫星定位技术施测控制面积大 等级高的控制网 效率 高 精度高 不受距离限制 一般不受天气状况的影响 可以全天候作业 2 利用 GPS RTK 技术放样时 其精度满足相关技术要求 速度快 效率高 大大降低了作业人员的劳动强 度 但有浓密遮挡物时 其接收卫星及基准站电台信号会受到极大的影响 这在某种程度上制 约了其广泛应用 3 在高差异常变化较缓慢 无较大起伏变化 其形状可视为平面的地区 采用联测已知的水准点进行 GPS 高程拟合计算 GPS 高程拟合成果可达到四等水准的精度 2 张宝峰 叶声华 许智钦 王宇华 郑义忠在 GPS 在交通道路测量中的应用 说到采用 系统误差修正技术 对周期累计误差和细分误差同时进行补偿 能够使光栅纳米测量系统的精 度实现从亚微米级到纳米级的突破 是实现光栅纳米测量的关键技术之一 3 二 二 GPS 在道路测量中应用中应注意的问题 在道路测量中应用中应注意的问题 谢知恩 徐平良 兰启贵在 GPS 技术运用于公路测量时 应解决好的三个问题 中 基于作者多年的 GPS 数据处理经验 提出了 GPS 应用于长距离公路测量时 在布网 基 线解选用 投影补偿面确立等三个过程中的一些问题和解决方法 他提出对于一般的工程 测量 GPS 网的内附合精度主要取决于其观测精度 对中情况 观测时间长短 和基线 解算精度 GPS 基线实际上是向量 同时具有边长 方位 不同于方位角 等信息 一 条基线的质量好坏 不会以水平 或垂直 夹角的形式去影响另一条相邻的基线 这一点 与常规测量不同 也正是这样的不同 大大地提高了 GPS 网的精度 GPS 基线解要么不 合格 一旦合格 所组成的网的精度就会非常的好 所以 常规测量中强调的网形 多余 观测值等 就显得没有太大的必要了 4 三 三 GPS 技术在公路测量中的技术在公路测量中的用途用途 GPS 控制网的应用控制网的应用 建立公路 GPS 控制网后 共主要用途可体现在以下几个方面 1 公路航测成图时要有相应的控制依据 可用 GPS 控制网控制航向和区域宽度 2 在用其 他方法测图时 GPS 控制网可选用首级控制和图根控制来应用 3 在公路勘测阶段 可以 GPS 控制网为基础进行放线及构造物的施放 可大大提高测设精度及原始数据的提取精度 4 在施工阶段 根据设计要求可以 GPS 控制网进行实地放线及构造物的放样 5 在改造公 路时 利用 GPS 控制网可以对公路进行有效的改造 张宝峰 叶声华 许智钦 王宇华 郑义忠 在 GPS 在交通道路测量中的应用 提出 1 50 000 量级的基础地理信息是我国最重要和 最基本的基础空间数据集 对我国的各方面的发展都有着不可忽视的作用 交通道路的测 量和数据采集是建立 1 50 000 基础空间数据库的关键之一 将 GPS 应用于交通道路的 测量 可以充分发挥 GPS 全球性 全天候 高精度 三维定位等优点 快速实现交通 道路的测量和相关数据采集 通过研究和现场试验证明 采用差分 GPS 技术不仅可行 而 且有着其它方法无法比拟的优点 5 RTK 在道路测量中的应用在道路测量中的应用 浦晓东 杨国东在 RTK GPS 技术及其在道路测量中的应用 一文中说到 RTK 技术 的出现 使得野外实时测量精度达到 cm 级别 RTK 测量具有实时性好 精度高 速度 快等优点 是常规测量所无法比拟的 因此 RTK GPS 已经作为快速采集数据与定位的有 效工具 本文主要从 RTK 技术在测量中的工作模式 数据链的结构 技术特点 RTK 作业步骤 RTK 成果精度影响因素等方面 进一步讨论其在实际道路测量中的控制测量 线路勘测 中线测量 施工放样等方面的应用 他提出了 RTK 在道路测量中的重要应用 1 控制测量在道路的设计路线上做控制测量时 如果选择合适的数据链方案 RTK 技术 就可在长边静态测量中效果明显 当边长超过 20 km 时 流动站观测 15 30 mim 后 就会 发现解开始趋向稳定 如果连续 10 min 内 3 维坐标分量的最大变动不会超过 5 m D 且最 后 5 min 内的互差小于 2 mD 时 用户可以根据具体的实际需要 决定是否要继续测量 可 知 RTK 在技术上可以杜绝成果返工的情况 可以提高成果的完工效率 2 线路勘测作为 测量工作者来说 测量工作始终要遵循先控制后加密的测图原则 工作量相当大 而 RTK 作业 可在地形地物上以 2 5 s 一点的速度直接获取 3 维坐标 再由数字化成图软件系统 将坐标 高程与有关的点属性编码综合处理 这样就形成了数字化地形图而直接用于线路 的选取与设计 但有时候会碰到少量的地物点被遮挡后应该怎样处理的问题 现在 RTK GPS 控制器系统软件中的 COG O 坐标几何 功能就能很好地解决这样的问题 再进一步 我们还可以利用坐标几何的功能 用线 线交点 线 距正交等方法间接算出所求点的坐 标 3 中线测量与施工放样利用 RTK GPS 功能 我们可以实现 1 在不同方向的 2 条 路线上各测 2 点 求解其交点的坐标并立即放样到实地上 2 由实测或者设计的 2 点所 定义的直线及圆心坐标与半径 立即算出 ZY 点 直圆点 坐标并放样到实地 3 由某路线 实测的 2 交点坐标 立即算出路线设计里程 4 由已知圆的 2 个端点及圆心或半径 将其 N 等分并放样到实地 5 由起点里程与方位角所定义的直线 按里程立即算出百米桩的坐 标并放样到实地 6 由实地 3 点确定一个圆的半径与圆心坐标 并立即放样到实地 利用 道路测设专用程序 使设计 测设 施工一体化 首先由道路设计软件计算出道路工程项 目中关键的几何坐标 并定义它们的平面和高程基准值 把信息存放在专用信息卡上 在野 外 根据设计基准给出的测站与偏差值完成有关的桩位测设与标定 在整个作业过程中 利 用软件进行点位坐标的计算 并引导放样工作的全过程 他最后还说 RTK 技术是 GPS 定 位技术的一个新的里程碑 6 它不仅具有 GPS 技术的所有优点 而且可以实时获得观测结果及精度 大大地提高了作业 效率并开拓了 GPS 新的应用领域 通过实际工作得到了以下的结论 1 研究表明由于载波 相位测量 差分处理技术 整周未知数 快速求解技术以及移动数据通信技术的融合 使 RTK 在精度 速度 实时性上达到了完满的结合 并使得 RTK GPS 定位技术大大 发展了它的应用范围 2 RTK GPS 在道路勘测 设计和施工放样中有了广泛的应用 同 时也是一个值得重视和开发的技术 3 实践表明在 RTK GPS 作业中 数据通讯是作业的 薄弱环节 如何使选择的调制器配置满足使用者的实际需求 是一个值得商榷的问题 四 四 GPS 技术在公路测量中的应用的优点技术在公路测量中的应用的优点 目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备 但常规测量方法受横向通视和 作业条件的限制 作业强度大 且效率低 大大延长了设计周期 利用 GPS 测量能克服上 述列举的缺陷 并提高作业的效率 减轻劳动强度 保证了各级公路测设质量 相对于以 往测量来说 丁敬祥在 GPS 在道路测量中的应用 中对 GPS 测量的主要特点及道路测 量中采用 GPS 进行控制测量及放样的优势进行了分析 介绍了 GPS 在道路测量中的应用 情况及实践方法 他提出了 GPS 测量的特点 相对于经典测量学来说 GPS 测量主要有 以下特点 1 测站之间无需通视 测站间相互通视一直是测量学的难题 GPS 这一特点 使得选点更加灵活方便 但测站上空必须开阔 以使接收 GPS 卫星信号不受干扰 2 定位精度高 一般双频 GPS 接收机基线解精度为 5mm 1ppm 而红外仪标称精度为 5mm 5ppm GPS 测量精度与红外仪相当 但随着距离的增长 GPS 测量优越性愈加突 出 大量实验证明 在小于 50 公里的基线上 其相对定位精度可达 12 10 6 而在 100 500 公里的基线上可达 10 6 10 7 3 观测时间短 在小于 20 公里的短基线上 快速相对定位一般只需 5 分钟观测时间即可 4 提供三维坐标 GPS 测量在精确测定 观测站平面位置的同时 可以精确测定观测站的大地高程 5 操作简便 GPS 测量的自 动化程度很高 在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器 量取仪器高和监视仪器的 工作状态 而其它观测工作如卫星的捕获 跟踪观测等均由仪器自动完成 6 全天候作 业 GPS 观测可在任何地点 任何时间连续地进行 一般不受天气状况的影响 7 五 五 GPS 在道路测量中的发展前景 在道路测量中的发展前景 首先 GPS 作业有着极高的精度 它的作业不受距离限制 非常适合于国家大地点破 坏严重地区 地形条件困难地区 局部重点工程地区等 其次 GPS 测量可以大大提高 工作及成果质量 它不受人为因素的影响 整个作业过程全由微电子技术 计算机技术控 制 自动记录 自动数据预处理 自动平差计算 第三 GPSRTK 技术将彻底改变公路 测量模式 RTK 能实时地得出所在位置的空间三维坐标 这种技术非常适合路线 桥 隧 勘察 它可以直接进行实地实时放样 中桩测量 点位测量等 第四 GPS 测量可以 极大地降低劳动作业强度 减少野外砍伐工作量 提高作业效率 一般 GPS 测量作业效 率为常规测量方法的 3 倍以上 第五 GPS 高精度高程测量同高精度的平面测量一样 是 GPS 测量应用的重要领域 特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下 往往由于这些地区地形条件的限制 实施常规的几何水准测量有困难 GPS 高程测量无疑 是一种有效的手段 全球定位系统 GPS 是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统 具 有全球性 全天侯 连续性 实时性导航定位和定时功能 能为各类用户提供精密的三维坐 标 速度和时间 单点导航定位与相对测地定位是 GPS 应用的两个方面 而对常规测量而 言相对测地定位是主要的应用方式 8 六 个人六 个人 建立 单基准站 模式 测量前临时在公路附近选取一点作为基准站 并在数据采集前采用静态测量方法将其与国家 GPSA B 级网点相联测 GPS A B 级网 点可直接作为基准点 对选取基准站的要求是四周开阔 无遮挡 少干扰 可避免多 路径效应 交通方便等 以利于 GPS 观测 坐标精度应优于 015 m 流动站 GPS 接收机天 线应置于汽车顶部中央 无遮挡 且要固定好 测得的数据经过处理 坐标变换等 即可加入 1 50 000 基础空间数据库 七 总结七 总结 公路设计已实现 CAD 化 建立勘测 设计 施工 后期管理一体化的数据链 公路 勘测设计 内外业一体化 GPS 在公路勘测中的应用 对高等级公路的勘测手段和作业方法 产生了革命性的变革 极大地提高了勘测精度和勘测效率 特别是实时动态 RTK 定位技术将 在公路勘测 施工和后期养护 管理方面有着广阔的应用前景 为我国国民经济发展带