論述道路工程中運用的GPS技術

馬美芳 / 沈陽嘉隆市政工程有限公司

論述道路工程中運用的GPS技術

馬美芳 / 沈陽嘉隆市政工程有限公司

隨著科技的發(fā)展與進步，GPS技術已被廣泛應用在每一個領域，特別是在道路工程中，GPS技術發(fā)揮了重要的作用。本文先分析了GPS技術的應用原理和特點，并對GPS技術在道路工程中的應用進行了詳細的闡述。

GPS技術；道路；應用

前言

在道路工程測量GPS技術能夠提供準確的點、線、面三維坐標。而且在使用過程中還具有自動化、高效益等優(yōu)點能夠有效提高道路工程測量工作效率。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，道路工程測量工作也逐漸成熟，而利用GPS技術能有效擴寬道路工程測量工作的發(fā)展深度，從而促進我國道路工程測量事業(yè)的快速發(fā)展。

一、GPS技術概述

在應用過程中，GPS的接收裝置能夠通過測量無線電的傳輸時間，確定傳輸距離從而確定位置。一般應用于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的GPS包括兩個形式：①全球化的高精度GPS網(wǎng)，主要是應用科研。②PIK定位和差分GPS定位，能夠應用于地理測繪。其中PIK定位是一種利用載波相位觀測的實時動態(tài)定位技術，能夠有效提高定位的精確性。而差分GPS定位是一種通過基準站進行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。比如采集環(huán)境天氣數(shù)據(jù)、實時觀察儀器的工作狀態(tài)并根據(jù)需要進行開關的閉合。至于其它復雜的衛(wèi)星追蹤、記錄等工作測量設備就能夠完成。最重要的是GPS接收機體積小、方便攜帶，即便在野外進行測量工作，也只需要簡單按下儀器開關就能完成。③定位精度高。據(jù)有關數(shù)據(jù)表明，在50km的基線內(nèi)，GPS的定位精度能夠達到百萬分之一。在100km和500km之間，其精確度是百萬分之零點零幾。④GPS衛(wèi)星數(shù)量較多，分布也比較均勻。這樣在保證覆蓋率的基礎上就能夠保證在全球任何地方都可以進行觀測工作。

二、GPS技術在道路工程中的應用

隨著我國道路工程測量工作的完善，以GPS技術為依據(jù)的高精度、高效率道路測量工作也逐漸取代了傳統(tǒng)的測角、測高程等為主體的測量定位技術。

（一）在道路測繪控制網(wǎng)中的應用

測繪控制網(wǎng)是道路工程的基礎工作，其準確性直接影響到了道路工程測量工作質(zhì)量。通常在測繪控制網(wǎng)中，精度要求較高的稱為一級控制網(wǎng)。而這些一級控制網(wǎng)是作為測繪參照點存在的。為此，必須保證測繪控制網(wǎng)中高精度網(wǎng)控制坐標的精確性。較為常用的道路工程測繪工作方法是采用邊角法。這種方法主要就是用測繪儀器控制導線，并進一步確定其它坐標位置，從而完成測繪控制網(wǎng)的構建。但是這種測繪方法的確定在于只能進行小范圍的測繪工作。如果將其用于大范圍的測繪工作，有可能會導致測繪精度偏差。但是利用GPS技術則能有效彌補這一不足，將測繪工作的精度提高到毫米范圍。比較常用的GPS測量技術是載波相位靜態(tài)差分技術。差分GPS定位是一種通過基準站進行分轉(zhuǎn)、修改、定位的定位方式。其應用原理是采用載波的相位測量局域差分法、接收機和衛(wèi)星觀測歷元之間求二次差兩種差分計算出基線長度。而實時動態(tài)（RTK）定位技術也是其中一種載波相位差分技術，能夠?qū)崟r處理兩個測量站載波相位觀測量的差分方法，將基準站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機，進行求差解算坐標。與其它定位技術相比，PTK技術的精度更高、自動化程度也更高、數(shù)據(jù)處理簡便、易操作等優(yōu)點。比如勘測階段的中樁測量等工作中。據(jù)有關數(shù)據(jù)表明，PTK技術的測量精度可達到10～30mm，這是其它測量技術無法達到的。最重要的是將PTK技術應用在公路測量中能夠有效縮短工作周期。比如若用其進行地形測量，每小組每天完成0.8～1.5（km）3的地形測繪。由此可見，利用GPS技術開展道路工程定位工作是非常有必要的，既能保證高效率的測繪工作，也能提供更加準確的數(shù)據(jù)，從而為道路工程的施工打下良好的基礎。

（二）變形監(jiān)測

道路工程的施工環(huán)境復雜、可變因素較多。這不僅增加了道路工程的測繪工作難度，更是加劇了道路工程的變形監(jiān)測難度，對于后續(xù)的道路施工極為不利。而利用GPS技術進行道路工程測繪則能有效降低變形監(jiān)測難度，提高監(jiān)測結果的準確性。比如果將GPS技術應用在大型建筑工程建設中。那么在建筑工程內(nèi)外部都可以安裝GPS接收端。這樣就可以對大型建筑工程內(nèi)外部進行實時監(jiān)測。即便是發(fā)生變形，工作人員也能夠第一時間掌握變形情況，從而及時處理。同樣，將GPS技術應用在道路變形監(jiān)測中，也能夠確保在及時接收到工程變形狀況，方便工作人員及時應對，最終保證工程質(zhì)量。在長期的使用過程中難免會發(fā)生各種結構損傷老化，原因可能是使用維護不當、車禍事故、交通量高于預測流量等人為因素，也可能是環(huán)境腐蝕、地震、風暴等自然災害，這些因素均導致了承載能力和耐久性的降低，甚至影響到運營的安全。目前越來越多的基于GPS技術變形監(jiān)測系統(tǒng)逐漸受到人們的重視。如用于某大橋的GPS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測單元、數(shù)據(jù)傳輸和控制單元、數(shù)據(jù)處理分析及管理單元，可以實時顯示大橋在各種工作環(huán)境下及結構載荷下特征點及整橋的實時變情況，對大橋結構的健康狀況、結構安全進行評估，全面獲取運營狀況的信息，用來評估結構的安全性、耐久性和使用性。該系統(tǒng)采用的GPS接收機為Trimble5700，GPS天線為Trim－bleZephyr大地測量型天線，接收機和天線安裝時既要考慮避免遮擋，又要防止雷擊。每個GPS天線接收到的射頻信號通過一根最長為170m的同軸電纜送給GPS接收機。其中Trimble5700雙頻大地測量型GPS接收機共有三個輸入輸出端口，其中串口既能外接電源供電，又能輸出最高更新率為10Hz的RT17格式的原始數(shù)據(jù)，其中包括C/ A碼和L1、L2的載波相位。串口服務器收到端口輸出的數(shù)據(jù)后，再通過RJ45口接入機柜中的交換機?？偟膩碚f，應用GPS技術進行道路工程的變形監(jiān)測是非常有效的。

三、GPS技術在道路工程測量中的發(fā)展前景

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，道路工程的建設規(guī)模也在逐漸擴大。但是市場經(jīng)濟的發(fā)展必然會給道路測量工程增加難度。而且近年來高質(zhì)量、高等級、結構復雜的道路工程越來越多。在科學技術發(fā)展的背景下，只有不斷利用新技術提高道路工作的測量質(zhì)量才能真正促進我國交通行業(yè)的發(fā)展。而GPS技術的產(chǎn)生和發(fā)展正為道路工程的測繪工作提供了可能。目前，GPS技術已經(jīng)被廣泛應用在道路工程測繪工作中，而且其精度高、適應性強的特點也極大地改變了道路橋工程測繪工作方式。尤其是對于一些地形復雜、環(huán)境惡劣的道路工程來說，應用GPS技術會更加方便、快捷。而且GPS技術不僅能進行全天候的精密定位能力，還具有很強的抗干擾性，能夠保證道路工程測繪質(zhì)量。在數(shù)字化、自動化等技術逐漸發(fā)展的背景下，GPS測繪工作會更加數(shù)字化，既能夠進行數(shù)據(jù)采集、圖形處理，也能夠建立專業(yè)的地理信息數(shù)據(jù)庫，為專業(yè)工作人員提供必要的數(shù)據(jù)依據(jù)。

四、結語

綜上所述，應用GPS技術開展道路工程測量工作是非常有必要的。它不僅能夠保證測量結果的準確性，還能有效規(guī)避其它因素的影響，確保道路工程測量工作質(zhì)量，從而為道路工程建設提供科學的數(shù)據(jù)參考，最終提高道路工程的施工質(zhì)量，促進我國交通行業(yè)的發(fā)展。

[1]陳振偉.GPS技術在道路工程測量中的應用分析[J].黑龍江科技信息，2016，07：271.

[2]訾栓緊.GPS-RTK技術在道路工程測量中的應用[J].江西建材，2015，09：200.