GPS在高速公路测绘与应用

1 传统测绘

(1) 一般高速公路首先考虑求近、不影响居民用地、避开市区等问题, 其质量、性能为高速公路的基本条件, 为保证道路的畅通、无阻, 往往需要考虑在车载时车种的不同、车辆体积载重量地盘不同、有些甚至是超长、超重车种。

(2) 传统测量需要派出许多勘探小分队进行徒步勘察费工、费时、工作量大非常辛苦, 由于各类地区地形图更新较慢, 图上的小路、村路和简易公路变化较大, 有些小路、村路变成了公路或简易公路, 有些以被破坏不能通行, 在这种情况下执行选址勘探任务需要大量的人力、物力、时间才能弄清楚当地的地址、地貌情况, 原有的测绘方法开销大, 效率低。过去地图版本陈旧, 实效性差, 不能及时反应道路更新情况, 地图往往是少计或不全, 如沟渠、道路坡度等标注测绘部门不能及时反馈所需要的数据更难以提供现实的道路属性数据, 如道路的质量、位置、两侧地形、路宽涵洞是否有塌方, 道路转弯半径最大坡度等决定高速公的重要数据, 由于国民经济发展很快, 高速公路每年递增必须要有现代化的道路测绘保障设备。

2 采用GPS测绘道路自动化系统

(1) 先进的卫星定位系统能将高速公路的各种重要地质属性进行详细介绍, 在进行少量的后期处理后, 就可得道路电子地图能够用比传统方法少的多的时间完成测绘工作, 大大减少了测绘人员劳动强度、省力、高效、省时、准确。

(2) GPS自动测量系统, 从而具备了快速测量的手段, 道路测绘系统能够通过道路就立即可以获取此道路的三维坐标地址、转弯半径、坡度等重要数据, 大大提高了高速公路的建设。

(3) GPS可以精确的测绘所需要的高速公路地质、地貌相关数据, 常用的方法多采用边角网, 采用GPS定位的方法建立工程控制网, 采用点位选择限制少, 作业时间短, 成果精度高, 工程费用低等优点, 可应用于建立工程手机控制网、工程勘探、施工控制网, 隧道、高速公路前期数据应用GPS技术建立控制网, 通常采用载波相位, 静态分技术, 以保证达到毫米级的精度, 采用GPS技术建立道路测量、施工控制和隧道勘探, 具有横向很窄, 纵向很长的特点, 采用传统的三角锁、导线方案, 多数需要分段施工避免误差积累过大。

3 GPS应用的问题

(1) 在实践中充分验证了GPS测绘的优越性, 但在工程施工和后继工程建设中凸显了一些不足, 这些问题及GPS测量中应注意的事项。

(2) 原使用的仪器, 进行控制一样, 无论使用静态GPS或动态GPS进行控制测量, 首先符合起算基准点的精度, 起算点应为高等级控制点, 并且为起算基准点和观测点三间具有较好的位置分布。

(3) GPS测量更实用视野开阔, 无不良障碍物和野外测量定位, 如遇高压线及干扰使用GPS测量根本接受不到信号, 虽然接到信号一直处于浮动状态, 不能固定或者出现假固定, 要么根本读不出数据, 有时读数据但误差较大, 这样毫无效率可言, 又无精度, 体现不出GPS的优越性。

4 GPS路线控制测绘量等级的测定

(1) 实用GPS进行路线测量, 首先应根据路线确定GPS控制网, 公路GPS控制量分为:一级、二级、三级、四级, 对大型桥梁和隧道工程的控制网应采用一、二级精度等级, 三级可作为高速公路路线的首级控制网, 四级控制网可作为高速公路的施工控制网、控制点间的平均距离以500m为适宜在具体的布设中可以分级布设也可以越级布设, 也可以同级布设, 布设的全面网。

(2) 应用GPS进行路线控制测量, GPS接收机是完成任务的关键设备, 使用时必须对其性能与可靠性进行检验, 检验内容包括一般性检验、通电检验和实测检验。近几年国内引进了许多种GPS接收机, 就频率而言, 大致可分为单频和双频两类。其中, 双频接收机的优点是点间距离不受限制, 边长大于20km时可基本上消除电离误差对点位坐标的影响。此外, 在快速静态和动态测量中, 能快速地解算整周模糊值, 从而使观测时间比单频机少, 但价格较高, 用于精密相对定位时双频机精度可达5mm+1ppm尹 (D为基线长度, km) , 单频机的精度在一定距离内精度‘般可达10mm+2ppm D, 因此一般在基线较长和应用快速定位模式测量时可采用双频接收机, 其它对一般公路控制测量可采用单频机。

5 软件与GPS的结合

(1) 今年来随着软件的发展, GPS定位, 为确定两点间的基线向量, 有多重测量模式可供选择, 采用哪种GPS作业模式与要求到精度地形及拥有设备情况有关, 根据控量的特点。

(2) 静态定位作业模式。采用两台或两台以上的GPS接收机, 分别安置在不同控制点上设站构成基线, 对4颗以上卫星进行一个时段的同步观测。每个时段长约45min至1.5h, 以正确确定再波相位的整周未知数No, 所有已观测基线应组成一系列的闭合图形, 以利于外业检核提高成果的可靠度。这种模式基线的相对定位精度可达5mm+1ppm D。此模式精度高完全可以满足各级路线控制测量的要求。

(3) 快速静态定位作业模式。在测区中选择一基准站并安置一台接受机连续跟踪所有可见卫星, 另一台接收机依次在各待定点上设站。由于采用了一种快速解算整周未知数的算法, 每点只观测数分钟, 使作业效率大为提高, 但应注意待定点与基准点间距离不应超过20km, 观测时段内应保证有5颗以上的卫星可供观测, 由于两台接收机工作时构不成闭合图形, 不能进行闭合差检验, 可靠性较差, 不宜用于对测量精度有特殊要求的桥梁、隧道等特殊构造物的测量控制网。此作业模式特别适用于短基线的测量及工程控制点的加密定位, 且采用双频接收机效果更佳。

摘要：全球定位系统GPS已经从神秘的军事技术转变为贴近人们日常生活的民用技术, 主要用于船舶、汽车、飞机、车辆等, 但人们还有误区认为高精度的GPS仅仅提供军事领域, 事实上高精确的GPS系统, 已得到了广泛的应用在此基础上快速的静态定位为短基线测量作业, 创出了一条新路, 大大提高了GPS测量的劳动生产力。

关键词：GPS,静态定位,高速公路