摘要：論文首先介紹了GPS主要工作特點，重點針對公路工程的特點，從GPS在公路勘測中的靜態及動態GPS相對定位的應用兩方面分析了GPS在公路工程測量中的應用，最后分析了GPS在公路工程中的應用前景。
　　關鍵詞：GPS，公路測量，應用
　　
　　GPS技術的眾多優點集中體現在精度高，作業時間短，不受天氣、通視條件等影響，交通便利更能提高工作效率。GPS在各行各業得到了廣泛的應用。目前的高等級公路，尤其是高速公路，由于其車速高、全封閉的特點，對線形標準要求很高；相應的沿線經過的地形較為復雜而且影響通視，另外這些重點建設工程往往是任務重、時間緊。因此作為先期工作的基礎控制測量，采用GPS技術是最理想的作業方法。因此，如何更好地發揮GPS的作用，提高工作效率，從理論到實踐仍有較大的距離。公路勘測對測量不僅要求高而且有其特殊性。
　　1GPS的特點
　　GPS具有如下特點：1）不受時間、地點的限制。GPS衛星能夠覆蓋全球，即在地球上任一位置、任一時間都至少能同時觀測到四顆衛星，因此，不論白天還是黑夜、無論是海上、天空還是在陸地上均可隨時進行定位、授時等服務。2）不受天氣限制。無論是雨雪還是風霧的天氣均可進行GPS定位服務，因此，在惡劣氣候環境下也能進行GPS定位，保證用戶在惡劣氣候環境下按時順利地完成任務。3）實時定位。對導航用戶而言，需要實時知道自己所處的位置。利用子午衛星系統要測若干段時間后才能獲得定位結果；而GPS利用實時的觀測數據獲得實時的定位結果，具有實時性。4）無需通視。對常規測量而言，點與點之間只有通視才能進行測量，而GPS用于測量的一個顯著優點就是點與點之間無需通視，只要各測量點能接受到衛星信號就可進行定位，因此，可以避免許多過渡點，不僅給測量工作到來許多方便、節省許多費用，而且能夠提高測量精度。5）定位精度高、速度快、經濟效益高在導航及測量領域，GPS與常規方法相比，具有精度高、速度快、操作簡單、自動化程度高等優點，由此帶來了很好的經濟和社會效益。
　　2GPS在公路勘測中的應用
　　2.1GPS在公路勘測中的靜態觀測
　　靜態觀測就是至少有兩臺接收機同時接收衛星信號，經過衛星信號的處理可精確計算出兩點在WGS一84地心坐標系的三維坐標差，根據其中一點的坐標可推算出另一點的坐標，由于靜態相對定位精度高，因此廣泛應用于形變監測、大地測量、城市與工程控制領域。
　　表1.GPS控制網的主要技術指標

                       
　　公路GPS控制網一般分二級布設。首級控制網一般按GPS二級點要求布設，加密控制網一般按GPS四級點要求布設，當然也可采用常規導線進行加密。GPS控制網相鄰點間弦長精度按下式計算確定，它是GPS網質量檢核的重要精度指標。
　　                                    
　　式中：σ為弦長標準差，a,b,d的含義同表1
　　1）工程概況
　　國道G105線（番禺段）北起洛溪大橋北引道，向南經洛溪大橋、大石大橋，貫穿大石街城區至鐘村飄峰轉西南，經鐘村鎮謝村、屏山、都那等村，接碧江大橋進入佛山市順德區；G105國道禮村平交至飄峰段進行擴建，該段道路屬于非標準的3車道。擴建工程將對這段國道沿舊路兩側擴寬，擴建后計劃設雙向8車道。
　　2）測量階段
　　根據本工程特點，為緊密配合工程設計及相關工作的順利開展，擬采用兩階段作業：即控制網的布設（平面控制網和水準控制網）；1：1000的地形圖測量，基本等高距1米。
　　3）測量內容
　　平面控制測量：以已知三等平面控制點為起算點，首先布設E-GPS測區首級控制網，平均基線邊長約0.4km，新布設9點；再在E-GPS控制網的基礎上，沿線路方向布設一級導線，以供發展圖根、測圖及日后施工使用。高程控制測量：以已知二等高程控制點為起算，布設一個閉合環；線路全線以四等水準路線貫通，布設線路長6km。地形測量：測量范圍根據設計提供的邊線，測量寬度為100m，遇道路交叉口、小區門口、工廠企業門口及河涌時，碎步點適當加密，測圖比例尺為1：1000。
　　4）E級GPS控制測量
　　利用測區內已有的高等級城建控制點，在測區范圍內適度加密GPS點,以作為測區測圖和線路定測的首級控制。根據規范的要求，以城建規劃局施測的三等GPS控制點為起算點（培訓中心,番禺地稅局），在控制區的主要道路的較開闊以利于進行GPS測量的位置布設一個由9個待求點及2個起算點組成的E級GPS網作為首級控制以滿足測圖以及今后施工需要。圖根控制點是地形圖要素測繪的依據，圖根控制點通常采用圖根導線加密，可在等級控制點的基礎上連續加密二級。在野外測量過程中，天線應整平，天線基座上的圓氣泡應居中，對中誤差應≤3mm；天線定向標志指向正北，定向誤差不應超過5°；觀測時應量取儀器高兩次，其讀數差都不大于3mm，并將中數值輸入GPS接收機中。E級GPS觀測完后，利用華測公司的GPS平差軟件進行基線解算和平差。進行平差前，對起算數據、橢球參數等進行校對，確定準確無誤后進行無約束平差和二維約束平差；
　　2.2動態GPS相對定位的應用
　　動態GPS相對定位就是將一臺GPS接收機置于基準站不動。而另一臺（或幾臺）GPS接收機處于運動狀態，根據基準站與流動站信號的差分可解算出流動站各時刻的位置參數。動態GPS應用于道路勘測在國內才剛剛起步，國外在這方面的研究早已展開并取得了一些成果。加拿大卡爾加里大學設計了一種動態定位系統，該系統包括一臺捷聯式慣性系統、兩臺GPS接收機和一臺微機，可用于道路線形的測定，為養路工作服務。該系統對行進中的汽車的定位精度為10～15cm，測定道路坡度的精度為0.1%，平豎曲線的曲率可以每40m小于0.1。的精度求得，對于車速為每小時80km的車輛，沿路每35cm即可獲得包括坐標、坡度、橫向坡度和平豎曲線曲率的一組數據，可取得道路竣工測量的資料，因測量迅速，對交通繁忙的道路定期復測也有了可能。奧地利研制出了一種用GPS作為測量手段之一的EMSAT測量車，可實時測定火車軌道的幾何形狀，為軌道養護提供數據。德國和加拿大還試驗成功了無需航測外控點的航空攝影測量，只需機載GPS動態測量，用載波相位差分發測定航片的外方位元素，大大地提高了工作效率。我國目前也正在開展這方面的研究，并作了一些試驗，取得了初步成果，在航測中的應用具有良好的前景。
　　3GPS公路勘測一體化技術前景展望
　　近十多年來，由于GPS定位技術在公路勘測系統中的普及，測量作業人員的勞動強度有所減輕，但是整個野外作業步驟并沒有太大的觸動，因而作業周期仍無顯著的縮短。進入新世紀以來，GPSRTK技術逐漸趨于成熟，它所具有的高精度、快速度和強可靠性為公路勘測一體化的實現提供了強有力的保障。公路勘測一體化的構想主要體現在兩個方面：其一，擴大實時GPS測量技術的應用領域。其二，簡化公路勘測的作業環節。
　　3.1擴大RTK技術的應用領域
　　GPSRTK技術在公路勘測方面主要用于低等級控制點的加密、數字地面模型的數據采集、中線放樣、縱橫斷面測量等方面。
　　1）大比例尺帶狀地形圖測繪
　　采用RTK技術進行地形圖測繪，不需要點間通視，減少測量層次。僅需1人背著流動站GPS接收機在待測的地物地貌等碎部點上采集1分鐘左右，并通過RTK操作手簿輸入碎部點的特征編碼及屬性信息，即可實時地得到碎部點的三維坐標。再通過內業的數據傳輸和格式轉換，至專用繪圖軟件編輯成圖。由于只需要采集碎部點的坐標和輸入其屬性信息，采集速度快，因此大大降低了測圖難度，既省時又省力，非常實用。
　　2）道路的縱、橫斷面放樣
　　縱斷面放樣時，先把需要放樣的數據輸入到電子手簿中（如：各變坡點樁號、直線正負坡度值、豎曲線半徑），生成一個施工測設放樣點文件，并儲存起來，隨時可以到現場放樣測設。橫斷面放樣時，先確定出橫斷面形式（填、挖、半填半挖），然后把橫斷面設計數據輸入到電子手簿中（如邊坡坡度、路肩寬度、路幅寬度、超高、加寬、設計高），生成一個施工測設放樣點文件，儲存起來，并隨時可以到現場放樣測設。因為所用數據都是測繪帶狀圖時采集而來的，不需要到現場進行縱、橫斷面測量，大大減少了外業工作。必要時也可用動態GPS到現場檢測復核，這與傳統方法相比，既經濟又實用，前景又廣闊。
　　3.2優化公路勘測的作業環節
　　雖然公路勘測工作環節眾多，十分繁雜，但有了GPSRTK技術后，可以按照“靜態+動態”作業方式，甚至可以按照“定位+放樣”作業方式，以簡化作業環節，實現一體化勘測目標。
　　實施“靜態+動態”的一體化作業方式。該作業方式是將公路勘測工作分為靜態作業和動態作業兩大環節。靜態作業是利用GPS技術建立全線基礎控制網，提供高精度的框架，并為動態作業提供轉換參數；動態作業就是利用RTK技術，分段測量放樣。要求流動站分工明確，如有的負責測圖，有的負責放樣。其實質在于擴大RTK技術的應用范圍，其關鍵在于實時GPS系統的數量。數量越多，勘測效率越高。
　　4結語
　　總之，GPS系統由于其具有全天候、無需通視的特點，GPS就倍受測量界的關注。相信隨著GPS系統的完善，GPS定位技術的成熟，GPS定位技術突出地顯示出其定位精度高、速度快、效益高等優勢，GPS會更加迅速廣泛的應用于大地測量、工程測量、工程與地殼變形觀測、地籍測量、航空攝影測量和海洋測繪等其他領域。
　　參考文獻：
　　[1]王刊生，李林.GPSRTK技術在公路放樣線中的應用.鐵道勘察.2004年第5期
　　[2]交通部.《公路全球定位系統（GPS）測量規范》.北京：人民交通出版社.1998年7月.
　　[3]張孟冬，陳崇哲，陳淑玲.GPS衛星定位技術應用于公路中樁放樣.交通科技.2003年2月.