摘要：在測量領(lǐng)域，GPS系統(tǒng)已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量以及地形測量等各個方面。本文將以廣州市的省公路路網(wǎng)項目為例，概略敘述GPS系統(tǒng)在公路工程控制測量中的應(yīng)用。
　　關(guān)鍵詞：GPS測量，公路工程，應(yīng)用
　　引言
　　隨著GPS測量技術(shù)的發(fā)展,測繪領(lǐng)域的作業(yè)方法更是發(fā)生了歷史性的變革。GPS測量通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而求定測量點的空間位置，以其全天候、自動化、高精度、高效益等顯著特點贏得了廣大測繪工作者的信賴，現(xiàn)已成功應(yīng)用于工程測量、航空攝影測量、工程變形測量、資源調(diào)查等諸多領(lǐng)域。
　　在公路工程建設(shè)過程中，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據(jù)；在施工階段能夠為橋梁、隧道建立施工控制網(wǎng)，但這僅僅是GPS在公路工程應(yīng)用領(lǐng)域的初級階段。
　　一、GPS測量模式
　　隨著GPS技術(shù)的進(jìn)步和接收機(jī)的迅速發(fā)展，GPS在測量定位領(lǐng)域已得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是，針對不同的領(lǐng)域和用戶的不同要求，需要采用的具體測量方法是不一樣的。一般來說，GPS測量模式可分為靜態(tài)測量和動態(tài)測量兩種模式，而靜態(tài)測量模式又分常規(guī)靜態(tài)測量模式和快速靜態(tài)測量模式，動態(tài)測量模式分準(zhǔn)動態(tài)測量模式（后處理動態(tài)，走走停停）和實時動態(tài)測量模式，實時動態(tài)測量模式分DGPS和RTK方式。下面分別介紹如下：
　　1、常規(guī)靜態(tài)測量
　　這種模式采用兩臺(或兩臺以上)GPS接收機(jī)，分別安置在一條或數(shù)條基線的兩端，同步觀測4顆以上衛(wèi)星，每時段根據(jù)基線長度和測量等級觀測45分鐘以上的時間。這種模式一般可以達(dá)到5mm十1ppm的相對定位精度。常規(guī)靜態(tài)測量常用于建立全球性或國家級大地控制網(wǎng)，建立地殼運動監(jiān)測網(wǎng)、建立長距離檢校基線、進(jìn)行島嶼與大陸聯(lián)測、鉆井定位及精密工程控制網(wǎng)建立等。
　　2、快速靜態(tài)測量
　　這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機(jī)依次到各待測測站，每測站觀測數(shù)分鐘。這種模式常用于控制網(wǎng)的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準(zhǔn)點相距應(yīng)不超過20km。
　　3、準(zhǔn)動態(tài)測量
　　這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。移動站接收機(jī)在進(jìn)行初始化后依次到各待測測站，每測站觀測幾個歷元數(shù)據(jù)。這種方法不同于快速靜態(tài)，除了觀測時間不一樣外，它要求移動站在搬站過程中不能失鎖，并且需要先在已知點或用其它方式進(jìn)行初始化（采用有OTF功能的軟件處理時例外）。這種模式可用于開闊地區(qū)的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內(nèi)確保有5顆以上衛(wèi)星可供觀測；流動點與基準(zhǔn)點相距應(yīng)不超過20km。
　　另外，有一種連續(xù)動態(tài)測量，也屬于這種模式。這種測量是在一個基準(zhǔn)點安置接收機(jī)連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星。流動接收機(jī)在初始化后開始連續(xù)運動，并按指定的時間間隔自動記錄數(shù)據(jù)。這種方法常用于精密測定運動目標(biāo)的軌跡、測定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。
　　4、實時動態(tài)測量：DGPS和RTK
　　前面講述的測量方法都是在采集完數(shù)據(jù)后用特定的后處理軟件進(jìn)行處理，然后才能得到精度較高的測量結(jié)果。而實時動態(tài)測量則是實時得到高精度的測量結(jié)果。這種模式具體方法是：在一個已知測站上架設(shè)GPS基準(zhǔn)站接收機(jī)和數(shù)據(jù)鏈，連續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，并通過數(shù)據(jù)鏈向移動站發(fā)送數(shù)據(jù)。移動站接收機(jī)通過移動站數(shù)據(jù)鏈接收基準(zhǔn)站發(fā)射來的數(shù)據(jù)，并在機(jī)進(jìn)行處理，從而實時得到移動站的高精度位置。
　　DGPS通常叫做實時差分測量，精度為亞米級到米級，這種方式是基準(zhǔn)站將基準(zhǔn)站上測量得到的RTCM數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈傳輸?shù)揭苿诱荆�移動站接收到RTCM數(shù)據(jù)后，自動進(jìn)行解算，得到經(jīng)差分改正以后的坐標(biāo)。
　　RTK則是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS測量，它是GPS測量技術(shù)發(fā)展中的一個新突破。它的工作思路與DGPS相似，只不過是基準(zhǔn)站將觀測數(shù)據(jù)發(fā)送到移動站（而不是發(fā)射RTCM數(shù)據(jù)），移動站接收機(jī)再采用更先進(jìn)的在機(jī)處理方法進(jìn)行處理，從而得到精度比DGPS高得多的實時測量結(jié)果。這種方法的精度一般為2厘米左右。
　　二、ＧＰＳ在城市公路工程中的應(yīng)用
　　ＧＰＳ在公路路工程中的應(yīng)用，目前主要是用于建立各種公路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術(shù)提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內(nèi)已逐步采用ＧＰＳ技術(shù)建立線路首級高精度控制網(wǎng)，如廣東省目前在建的高速公路就是利用ＧＰＳ建立了首級控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線加密。實踐證明，在幾十千米范圍內(nèi)的點位誤差只有２ｃｍ左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。ＧＰＳ技術(shù)也同樣應(yīng)用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構(gòu)成較強的網(wǎng)形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。如在廣州大橋的建設(shè)中，首先用常規(guī)方法建立了高精度邊角網(wǎng)，然后利用ＧＰＳ對該網(wǎng)進(jìn)行了檢測，ＧＰＳ檢測網(wǎng)達(dá)到了毫米級精度，與常規(guī)精度網(wǎng)相比其符合性較好。ＧＰＳ技術(shù)在隧道測量中具有廣泛的應(yīng)用前景，ＧＰＳ測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
　　差分動態(tài)ＧＰＳ在道路勘測方面主要應(yīng)用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、控制點的加密、中線放樣、縱斷面測量以及無需外控點的機(jī)載ＧＰＳ航測等方面。ＧＰＳ測量包含有三維信息，可用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣以及縱斷面測量。在中線平面位置放樣的同時，可獲得縱斷面，在中線放樣中需實時把基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)鏈傳到移動站，從而提供移動站的實時位置。由于ＧＰＳ儀器不像經(jīng)緯儀那樣可以指示方向，因此需與計算機(jī)輔助設(shè)計系統(tǒng)相結(jié)合，從而可在計算機(jī)屏幕上看到目前位置與設(shè)計坐標(biāo)的差異。
　　ＧＰＳ在測量作業(yè)時有４種主要作業(yè)模式：靜態(tài)相對定位；快速靜態(tài)相對定位；準(zhǔn)動態(tài)相對定位；動態(tài)相對定位。
　　在公路路線測量中主要運用動態(tài)相對定位中的實測動態(tài)測量，即ＲＴＫ。實時動態(tài)（ＲｅａｌＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃ，ＲＴＫ）測量技術(shù)。ＲＴＫ是以載波相位觀測為根據(jù)的實時差分ＧＰＳ測量技術(shù)。它是ＧＰＳ測量技術(shù)中的一個新突破。現(xiàn)在實時動態(tài)測量中的動態(tài)測量方法的精度已達(dá)到２ｍｍ。
　　由于ＧＰＳ測量這一新技術(shù)的突破使ＧＰＳ在公路的測量和施工放線中有較大的應(yīng)用前景。在公路路線測量中可用ＧＰＳ測設(shè)中樁及中樁高程和高精度的測量中樁橫斷面，解決了公路中樁橫斷面測量精度低的問題。
　　ＧＰＳ在山嶺重丘區(qū)的橋梁測量應(yīng)用也非常廣泛。由于無需通視，且橋梁中心線的坐標(biāo)可事先在計算機(jī)中算好，可一次完成橋梁中心線在地面的標(biāo)定和地面高程的采集，提高了橋軸斷面的測量精度。
　　三、小結(jié)
　　由于ＧＰＳ測量的是三維坐標(biāo)，因此也相應(yīng)地解決了公路中樁的高程測量，ＧＰＳ將在道路工程測量和施工放線中有廣闊的應(yīng)用前景。