公路工程测量中全球定位系统的应用分析

公路工程测量中全球定位系统的应用分析摘要：本文作者结合实际工作经验，分析介绍了全球定位系统在公路工程测量中的应用，供大家参考。关键词：公路工程测量；全球定位系统；应用；分析中图分类号：TU3文献标识码：A文章编号：1控制测量的作用GPS全球定位系统是美国研制并在1994年投入使用的卫星导航与定位系统，其应用技术已遍及国内外的各个领域。在测量领域GPS系统已广泛用于大地测量、工程测量、航空投影测量以及地形测量等方面。公路工程控制测量是为公路工程建设在设计阶段、施工阶段和竣工后运营阶段对特殊构造物(特大桥、隧道等)进行变形观测而建立起来的满足必要精度的基本控制网，分为平面控制测量和高程控制测量。其作用主要有:1.1控制网是进行各项测量工作的基础。对于勘察设计阶段而言，基本控制网是扩展图控制和进行测图的基础，也是测设放线的基础。对于施工阶段而言，基本控制网是各种构造物(路线、桥梁、隧道等)施工放样的基础。施工放样测量，就是按照设计与施工的要求，将设计的构筑物的位置、形状、大小及其高程在地面上标定出来，以便进行施工。1.2控制网具有控制全局的作用。对于勘察设计阶段建立的控制网而言，控制网具有控制全局，保证所测的各幅地形图具有一定的精度，能够互相拼接成为一个整体的作用。对于施工控制网而言，基本控制全局，保证各建筑物中线之间的相关位置具有必要精度，以满足设计施工的要求。1.3控制网具有限制测量误差的传递和积累的作用。建立控制网时，所采用的分级布网，逐级控制的原则，就是从技术上考虑具有限制测量误差的传递和积累的作用。公路平面控制测量，包括路线、桥梁、隧道及其它大型建筑物的平面控制测量。是公路平面控制测量的主控制网，沿线各种工点平面控制网应联系于主控制网上，主控制网宜全线贯通，统一平差。平面控制网的建立，可采用全球定位系统(GPS)测量、三角测量、三边测量和导线测量等方法。公路高程系统，宜采用1985国家高程基准。同一条公路应采用同一个高程系统，不能采用同一个高程系统时，应给定高程系统的转换关系。公路高程测量采用水准测量，在进行水准测量确有困难的山岭地带以及沼泽、水网地区，四、五等水准测量可用光电测距三角高程测量。2GPS测量与常规测量的比较GPS测量相对于常规测量的突出优点在于定位精度高、三维测量(平面位置和高程)一次完成;测站间无需通视，因此不需要将控制点选择建立在制高点上，平原地区也不需要建立高大的三角标;GPS接收机系统本身是真正的全天候设备，功能强大，应用范围广，可适用于各种等级的控制测量和各种形式的测量作业;操作简单，观测精度不随观测员的作业经验而变。一般每台仪器可以一人操作，从而大大节省劳动强度和生产成本，提高了生产效率。对于路线控制测量来说，常规测量方法有下述缺陷:2.1规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线结点间长度等有严格的规定。一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附(闭)合长度不得超过10km，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。2.2搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题。如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。2.3国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点大多为50、60年代完成，经过40多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。2.4地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般路线的控制点要求设在距路线300m以内，由于通视原因，这一条件难以满足。甚至在大范围密林、密灌等地区，根本无法实施常规控制测量。对于长大隧道、特大桥用常规测量有下列局限:2.4.1长大隧道、特大桥等构造物一般要求测量等级在四等以上。用常规测量方法，往往采用增加测回数，延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。2.4.2长大隧道、特大桥多为地形复杂困难地带，进行常规控制测量，为通视和网形，往往砍伐工作量相当大，这种测设费用很大，作业艰苦。2.4.3长大隧道及特大桥的控制网精度高与路网的低精度衔接，虽说用平差方法可以得到克服，但由于地形条件困难，其联结的测量工作量很大，且不太方便。实际工作中，构造物的控制测量与路线的控制测量经常出现脱节现象。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，保证高等级公路测设质量。3GPS网构成的几个基本概念及网特征条件在进行GPS网图形设计前，必须明确有关GPS网构成的几个概念，掌握网的特征条件计算方法。首先介绍GPS网构成的几个基本概念:观测时段:测站上开始接收卫星信号到观测停止，连续工作的时间段，简称时段。同步观测:两台或两台以上接收机同时对一组卫星进行的观测。同步观测环:三台或三台以上接收机同步观测获得的基线向量所构成的闭合环，简称同步环。异步观测环:在构成多边形环路的所有基线向量中，只要有非同步观测基线向量，则该多边形环路叫异步观测环，简称异步环。基线:对于N台GPS接收机构成的同步观测环，有J条同步观测基线，其中基线数为N1。非基线:除基线外的其它基线叫非基线，总基线数与基线数之差即为非基线数。4成果验收与资料提交GPS测量工作结束后应编写技术总结，并按测绘产品检查验收规定(CH100295)和测绘产品质量评定标准(CH100395)的要求进行验收。GPS测量工作技术总结应包括:任务来源、项目名称、施测目的、施测单位及施测起讫时间，参加作业人员、工作量及作业简况;作业依据及技术精度要求;测区范围与位置、测区概况、测区已有测量资料情况及检核、采用情况;GPS接收机型号、数量及相应的技术参数，仪器检验情况等;坐标系统与起算数据的选定及相应的技术参数;选点、埋石情况;野外观测方案、作业中的问题、观测成果检查以及执行技术规定情况;观测数据质量分析与野外检核计算情况;数据处理软件以及处理过程说明;平差计算和精度分析;存在问题和需要说明的问题;各种附表和附图。成果验收的重点:接收机检验方法和结果;GPS控制网网形设计与联测图;GPS控制网的布设应满足公路路线及大型构造物勘察设计与施工放样的要求;起算数据和坐标系统的选择;野外资料的检核与计算;数据处理、平差过程及其成果精度。提交的资料应包括:测量任务书和技术设计书(或大纲)；GPS接收机检验资料;卫星可见性预报和观测计划;GPS坐标成果表;点之记;观测手簿和存储介质(包括数据处理过程中生成的文件);平差计算资料和成果磁盘;GPS联测示意图;标注有GPS点位的110000或15