基于GPS技术在公路工程测量中的应用分析
作者：胡育敏
来源：《沿海企业与科技》2010年第08期
[摘要]公路工程施工测量贯穿于公路施工整个过程。在公路工程建设的各个阶段都需要进行测量,而且测量的精度和速度直接影响到整个工程的质量与进度。文章主要对GPS技术在公路工程测量的应用进行分析,并提出解决问题的处理措施,可供大家参考。
[关键词]GPS;公路工程;测量;应用
[作者简介]胡育敏,海南路桥工程公司,海南三亚,572000
[中图分类号] TP274 [文献标识码] A [文章编号] 1007-7723(2010)08-0115-0003
一、前言
GPS定位系统作为新形式测量系统, 由于其快速、精确、便捷的优势使其在公路工程测量中得到极大的应用。在道路、桥梁、隧道工程建设中,测量工作虽是工程建设中的一项最基础的工作,却起着非常重要的作用。当我们要选取一条最经济、最合理的公路路线时,首先要进行路线的勘测并绘制带状地形图,然后进行纵、横断面测量,接着进行纸上定线和路线设计,并将设计好的路线平面位置、纵坡及路基边坡在地面上标定出来,作为施工指导。当路线跨越河流时,在拟设置桥梁跨越之前,应测绘河流及两岸的地形图,测定桥轴线的长度及桥位处的河床断面、河流比降,为桥梁方案选择及结构设计提供必要的依据;当路线纵坡受地形限制,采用避让山岭绕线平面线形不能满足规范要求,而选用隧道方案时,测定隧道进出口大比例尺地形图,为隧道洞口布置选择提供必要的数据。现阶段GPS全球定位系统在公路工程测量中的应用之所以会得到迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。
二、 GPS测量的特点及在我国公路测量领域的优势应用前景分析
从GPS测量中,GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量等特点,作为新的生产力和先进的测量手段,其已经融入了国防建设、国民经济建设和社会发展的各个应用领域。在我国公路工程建设中,GPS目前主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。高等级公路的迅速发展对勘测技术提出了更高的要求,由于线路长、已知点少,因此,用常规测量手段不仅布网困难,而且难以满足高精度的要求。目前,国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网,如沪宁、沪杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首级控制网,然后用常规方法布设导线加密。实践证明,在几十公里范围内的点位误差只有2cm左右,达到了常规方法难以实现的精度,
同时大大提前了工期。GPS技术同样应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视,可构成较强的网形,提高点位精度,同时对检测常规测量的支点也非常有效。如在江阴长江大桥的建设中,首先用常规方法建立了高精度边角网,然后利用GPS对该网进行了检测,GPS检测网达到了毫米级精度,与常规精度网相比较符合较好。GPS技术还在隧道测量中具有广泛的应用前景,其测量无需通视,减少了常规方法的中间环节。因此,速度快、精度高,具有明显的经济效益和社会效益。差分动态GPS在道路勘测方面主要应用于数字地面模型的数据采集、控制点的加密、中线放样、纵断面测量以及无需外控点的机载GPS航测等方面。1994年6月,在同济大学试验了KART实时相位差分卫星定位系统,在1km范围内达到了优于2cm的精度,因此,能够用于线路控制网的加密。
GPS测量包含有三维信息,可用于数字地面模型的数据采集、中线放样以及纵断面测量。在中线平面位置放样的同时,可获得纵断面,在中线放样中需实时把基准站的数据由数据链传到移动站,从而提供移动站的实时位置。由于GPS仪器不像经纬仪那样可以指示方向,因此,需与CAD系统相结合,从而可在计算机屏幕上看到目前位置与设计坐标之间的差异。
以下分析可以看出GPS具有很大的发展前景:
第一,GPS作业精度极高。它的作业不受距离限制,非常适合于国家大地点破坏严重地区、局部重点工程地区、地形条件困难地区等。
第二,GPS测量可以大大提高工作及成果质量。它不会受人为因素的影响。其作业过程全程由微电子技术、计算机技术控制,自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。
第三,GPS测量可以极大地降低劳动作业强度,减少野外砍伐工作量,提高作业效率。GPS测量作业效率通常可以达到常规测量方法的3倍以上。
第四,GPSRTK技术将彻底改变公路测量模式。RTK这种技术非常适合路线、桥、隧勘察,它能实时地得出所在位置的空间三维坐标。它还能够直接进行实地实时放样、点位测量、中桩测量等。
第五,GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样,是GPS测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下,往往由于山岭重丘地区复杂地形恶劣条件的限制,实施常规的几何水准测量有困难,GPS高程测量正好是一种最有效的手段。
三、 GPS测量在公路建设中的应用
GPS测量具有高效率与高精度的优点,其在控制测量领域得到了广泛应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术不断完善,GPS应用领域也不断拓宽。实时GPS测量在公路工程中可以完成多种工作。
(一) 绘制大比例地形图