GNSS技术在公路勘测中的应用研究

1、GNSS技术在公路勘测中的应用研究摘要全球导航卫星系统GNSS能为用户提供高精度、全天候的定位和导航效劳，目前在工程中的应用越来越广泛。本文首先介绍GNSS的根本定位原理和技术优点，然后探讨了GNSS技术在公路勘测中的实际应用，包括控制测量、大比例尺地形图测绘、中线放样及公路横断面测量。关键词GNSS技术;公路勘测;地形图测绘;中线放样;横断面测量0引言传统测量仪器和方法虽然可以保证测量精度，但是受外界条件影响较多，工作效率较低。随着新科技的不断开展，GNSS技术应运而生，如今已经非常成熟。由于GNSS测量具有高精度、全天候、测站间无须通视、低本钱高效率等传统测量不可取代的优点，因此GNSS技

2、术已成为公路勘测中应用最广泛的定位技术。1GNSS技术GNSS即全球导航卫星系统，它包括全球性的美国的GPS、中国的北斗、俄罗斯的GLONASS以及欧盟的Galileo。此外还有区域性导航系统和增强系统。当今，GNSS系统不仅是国家平安和经济的根底设施，也是表达现代化大国地位和国家综合国力的重要标志。GPS系统包括三大局部：空间局部GPS卫星星座;地面控制局部地面监控系统;用户设备局部GPS信号接收机。【1】GPS定位是以GPS卫星和用户接收天线之间的距离为根本观测量，根据的卫星瞬时坐标，确定用户天线所对应的位置，其实质是空间距离前方交会。【2】2GNSS技术的优点1观测站之间无须通视。GNS

3、S测量与传统测量方法和原理都不同，传统测量需要使用光学仪器或电子仪器经纬仪或全站仪，测量原理主要是测角、量边，解三角形法测算待定点坐标。GNSS测量主要利用卫星与卫星之间、卫星与接收机之间、移动站接收机与基准站接收机之间的距离关系，通过空间距离前方交会原理测算待定点坐标。接收机之间通过信号进行传播，不需要通视。2定位精度高。GNSS测量利用接收到的卫星信号测距码或载波相位实现距离测量。在解算过程中通过误差改正模型、求差法等技术手段大大提高了测量精度。3观测时间短，效率高。GNSS测量时间短，对于精度要求较高、建立高等级平面控制网的情况，测量时间为1-3小时。对于碎部点采集、施工放样等工作，可采

4、用RTK技术进行测量，测量时间只需要几秒钟，大大提高了测量工作效率。4提供三维坐标。GNSS测量可同时测出大地高，通过对地面控制点进行水准测量后，可得出控制点的正常高，从而计算出控制点处的高程异常值，进而可建立该区域的似大地水准面精化模型。这使得GNSS测量同时提供三维坐标，而且高程精度可以到达理想精度。5操作简便，自动化程度高。GNSS接收机都是电子儀器设备，仪器制造商已经将复杂的工作封装起来，交给程序完成。观测者只需掌握简单的仪器操作即可，自动化程度非常高。6本钱低、经济效益高。随着科学技术的开展，电子产品性价比大幅度提高。测量型GNSS接收机刚问世时，1+1单星座设备大约在10-20万之

5、间，而如今1+1多星座设备缺乏4万元，性能却显著提高。与传统观测方法相比，测量本钱大大降低。7全天候作业。GNSS观测一般不受天气、气温、大气折射、昼夜与否等因素影响，可以全天候工作。3GNSS技术在公路勘测中的应用3.1GNSS技术用于公路勘测首级平面控制网的建立控制测量为其他任何测量工作提供起算数据。公路勘测工作中，设计阶段需要提供大比例尺地形图，工程量预算需要提供公路横断面测量数据，确定线路位置需要进行中线放样。这一切测量工作的开展都离不开高精度控制点，所以公路勘测首级平面控制网的建立至关重要。首级平面控制网的精度应根据工程的精度要求确定。确定好控制网精度后，根据国家标准，采用相应的施测

6、方法。整个工作流程包括：现场踏勘、收集已有资料、技术设计书编写、选点与埋石、外业观测、内业解算、精度评定、成果整理、技术总结等。3.2GNSS技术用于大比例尺带状地形图的测绘GNSS-RTK技术用于大比例尺带状地形图测量具有明显优势。从人力投入上看，全站仪传统测量方法至少需要2人一组才能作业，而GNSS-RTK只需1个人即可开展测量工作。从工作效率上看，GNSS-RTK方法测图不需要进行图根控制测量，不需要考虑通视情况，测量点存储时可方便给测量点编码，方便内业成图。从测量精度上看，GNSS-RTK方法测量精度更高，而且每个坐标点位都是独立采集，精度均匀，防止全站仪测量误差累积等缺点。GNSS-

7、RTK技术用于大比例尺带状地形图测绘的作业流程如下：1架设基准站：在测区选择地势较高、较空旷的控制点作为基准站点。对于已建立CORS站的测区，此步操作可省略。2流动站设置：为了保证测量的可靠性，流动站必须在基准站有效控制范围内进行作业。流动站设置过程中，重点关注天线高的设置和天线类型的选择。3点校正：此工作是为了建立GNSS测量坐标系与实用坐标系的联系，也就是测量点的坐标系统转换工作。对于已求得测区转换参数的情况，验证后可直接使用，不再需要点校正操作。4碎部点采集：碎部点采集即按照?地形图图式?和国家相关标准的要求，对地物特征点、地貌特征点的三维坐标进行采集的工作。GNSS接收机使用可参照不同

8、品牌的手簿软件说明书进行。3.3GNSS技术用于公路中线放样为了将公路总平面设计图上的道路中线在实地标定出来，指导道路施工作业，公路勘测中需要对公路中线进行放样。采用经纬仪或全站仪传统测量仪器进行放样时，需要对缓和曲线和圆曲线的切线长度、弧长等进行求解，通过测角量边放样出曲线主点，计算和放样操作都很复杂，如果遇到两点间不通视的情况，放样操作非常麻烦。这样工作效率大幅降低，放样精度得不到保证。与传统中线放样方法相比，GNSS-RTK具有以下明显优势：1工作效率高。GNSS-RTK放样测量时，移动站可以在基准站5公里半径内开展工作，一个人操作仪器即可。与传统方法放样相比，免去了控制点布设环节，不再

9、受控制点分布情况的限制，同时不需要“搬站，大大提高了工作效率。2放样点精度均匀，误差不累积。使用GNSS-RTK放样时，每个点位都是独立计算放样点位置，下一个点位的放样精度不受上一个点位影响，使得放样点精度均匀。3全天候作业。一般地，GNSS作业不受气温、湿度、大气折射、光照强度等因素的影响。只要接收机上方足够开阔，满足接收机定位所需要的卫星数量即可工作，根本是全天候作业。4GNSS-RTK手薄程序功能强大。市场在售的所有品牌GNSS设备都配备功能强大的手薄软件。手簿软件内集成公路中线放样的各种工具。用户只需要获得圆曲线、缓和曲线的设计参数即可计算出整条线路的位置。用户可以选择曲线主点或者加桩

10、点进行放样。实时动态显示测量成果，现场指示性好。【3】3.4GNSS技术用于公路横断面测量公路横断面测量是测量与中线垂直方向各中桩处的地面起伏情况。根据设计需要，一般每隔20米或25米设置一个中桩。公路横断面测量数据主要用于公路设计、土石方量计算、边坡路基施工，桥涵设计等。传统横断面测量主要采用水准仪配合皮尺方法进行。通过水准仪测量出地面点的起伏程度，通过皮尺丈量地面点距离中线的距离。此方法虽然精度较高，但是受外界影響较大，当地面起伏较大时，皮尺量距和水准仪读数都会极不方便。如果测区植被较茂盛，采用此方法施测难度更大。采用GNSS-RTK法进行公路横断面测量优势十清楚显。此方法灵活方便、效率非常高，一个人即可作业。测量直接得到的是三维坐标成果，通过内业展点，轻松提取各点高程和偏距。随着计算机辅助制图的开展，我们可以通过数字化成图软件直接处理RTK测量数据文件，做到自动化公路横断面图绘制。4结束语本文介绍了GNSS技术的定位原理，总结了GNSS技术的优点，分析了在公路勘测中GNSS技术相对于传统测量的优势，重点介绍了利用GNSS技术进行平面控制网的建立、大比例尺带状地形图的测绘、中线放样和横断面测量的方法。GNSS已成为公路勘测中的重要定位技术，随着GNSS技术不断地开展以及广阔测绘工作者的不断探索，GNSS技