馬毅
摘 要:GPS系統在道路勘測和施工測量上的應用越來越廣泛,本文將結合GPS技術相關理論,簡單介紹GPS系統在道路勘測和施工測量上的應用。
關鍵詞:GPS技術;道路勘測;施工
GPS由三部分組成:空間部分-GPS星座;地面控制部分-地面監(jiān)控系統;用戶設備部分-GPS信號收機。
GPS的空間部分由24顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20220公里的上空,均勻分布在6個軌道面上,每個軌道4顆衛(wèi)星,軌道傾角為55度,此外,還有4顆有源務用衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。GPS衛(wèi)星產生兩組電碼,測量中用C/A碼(Coarse/Acquisition Code11023MHZ)。
一、GPS的工程原理
GPS系統是一種采用距離交會法的衛(wèi)星導航定位系統。在需要的位置P點架設GPS接收機,在某一時刻ti,同時接收了3顆(A、B、C)以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文,通過一系列數據處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛(wèi)星的距離SAP、SBP、SCP,同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置,從而用距離交會的方法求得P點的維坐標。
二、擬合模型
道路勘測上的高程系統中包括大地高、正常高和正高系統,因為GPS得到的是大地高,而正規(guī)工程中還需要正常高,也就需要在一定的區(qū)域對數量和已知水準點進行控制,在這個環(huán)節(jié),必須選擇適當的擬合模型進行坐標求解,再利用差算法解決任意點的高程差異問題。
三、七參和四參的應用
當前我國大部分設計院及施工單位利用GPS技術快速而準確的獲得了測量數據,在實際道路勘測設計中大大的提高了效率和精度。在勘測設計中可通過CORS站或單獨基站接收衛(wèi)星信號進行作業(yè),采用靜態(tài)進行控制點的測量,采用動態(tài)進行采點和道路放樣;在施工中可準確進行施工放樣及控制點的測量。
對于大、中修測量,四參比較方便實用,對要測量路線要進行導線點及水準點的布設,一般以水準點代替導線點,即節(jié)省工作時間也能保證測量精度,盡量保證成三角形布設,雖然出現鈍角,但對精度影不大,通常在路線在的起點合適位置設置BM1,建立工程項目,在單點校正后,去采集已布設好的導線點及控制點,同時對已布設的導線點及水準點進行水準測量并平差,由已知的BM1推求其它點的高程,整理采集布設點的坐標,并賦于各點水準高程值,整理成控制點一覽表,前期工作基本完成。
在路線放樣測量中,新建工程項目進行代點求解四參,把已知點坐標和水準高程代入其中,求解四參數,但要保證代入的點要與整理后表中數值相符,誤差應在5毫米以內。
放樣時便可以把基站架合適的位置,利用單點校正后,就可以進行路中線放樣,雖然是RTK采集中樁數據,只要保證氣泡居中,高程誤差能控制在2厘米以內,與水準測量中樁基本吻合。
對于新建項目要進行基礎測量時,特別是對控制點的測量,精度要求高時,應采用七參數對測量進行控制。要嚴格控制導線點布設,必須滿足求,才能做靜態(tài)測量,否則會影響測量精度,甚至解算出的結果是不合格的,需要重新布設控制點。可利用靜態(tài)測量的84坐標進行七參數的解算,再解算水準測量的高程,整理成控制點一覽表。
進行其它測量時,可把基站架在已知點和未知點均可,新建工程項目,輸入七參數后,進行基站架在已知點校正或單點校正均可,賦予項目坐標系統后便可進行測量。
七參是利用當天衛(wèi)星數據解算的,而四參數是利用不同時間衛(wèi)星解算的數據,理論上相對誤差較大,但在實際工程中影響不大。這兩種參數可結合實際情況去使用。
總之,通過GPS技術的發(fā)展和廣泛的應用,基礎導航和定位分析的精度將進一步發(fā)展,三維坐標以及速度和時間將進一步提高。我國GPS技術大多數都采用美國的衛(wèi)星提供信號,由于時間差的原因在中午時,信號不是很穩(wěn)定。自2014年我國自己研制的北斗衛(wèi)星已經在GPS中得到廣泛應用,原GPS中的兩星變成三星,信號更強、精度更高,尤其在茂密的樹林和普通住宅樓附近都能有固定解,擺脫了水準儀配合全站儀的工作模式,結合這一技術在道路勘測和施工中的推廣和發(fā)展,可以加強精度和可靠性及穩(wěn)定性,對我國地勢復雜的地面情況有很高的研究價值。
參考文獻
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