基于GPS的公路工程测量分析及应用

这种适应性能面对各种形势的变化发展，最大限度地提高电力设备的使用寿命，以减少故障的发生。

这种适应性应该离不开计算机网络环境的支持。

因此，就更具有广泛的适应性能。

三、继电保护技术的发展前景（一）电子数据主动化的特性显著随着计算机数据自动化的发展，继电保护技术的现代化发展也必然得到充分的体现，即电子数据主动化性能必将得到显现。

（二）继电保护功能将进一步拓宽在计算机辅助设计功能的帮助下，继电技术的功能性必将得到进一步的增强，可根据故障的显性进行适当的控制运用。

（三）继电保护技术的运用方便灵活在该项技术的指引下，使得电力线路维护调试也更方便。

在运行过程中，操作者可根据电流值，可进行适当调整。

综上所述，继电保护技术在电力系统网络化的发展趋势中，定会综合各种学科的发展，必将步入更为广阔的发展空间，由数字时代跨入信息化时代，增强电力发展的安全性。

参考文献[1]葛耀中．新型继电保护与故障测距原理与技术[M]．西安交通大学出版社，1996.[2]王梅义．高压电网继电保护运行技术[M]．电力工业出版社，1981.[3]吴斌，刘沛，陈德树．继电保护中的人工智能及其应用[J]．电力系统自动化，1995，（4）.[4]葛耀中．自适应继电保护及其前景展望[J]．电力系统自动化，1997，（2）.摘要：随着GPS 相关技术的发展，其在公路工程测量中逐渐得到广泛的应用，这些应用包括公路控制测量、公路测设测量以及桥、隧形变监测。

文章以GPS 在公路工程测量中路桥测量及其监测为研究对象，讨论并分析了基于双频GPS 单历元算法公路路桥变形检测方法，据此形成了一种可供工程采用的测量技术。

关键词：GPS ；公路工程测量；路桥变形检测中图分类号：TP274文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）20-0055-02２００９年第２０期（总第１３１期）Ｃｈｉｎｅｓｅｈｉ－ｔｅｃｈｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓNO.20.2009（CumulativetyNO.131）中国高新技术企业ＧＰＳ技术的不断发展使其在各行各业得到了广泛的应用，ＧＰＳ已在公路工程测量中也得到很好的应用，但是如何更好地发挥ＧＰＳ技术及实现其工程应用作用，提高工作效率，从理论到实践仍有较大的距离；公路工程中对测量不仅要求高而且有其特殊性。

基于此，本文在分析了ＧＰＳ在公路工程测量中的应用现状与发展趋势的基础上，以ＧＰＳ在公路工程测量中路桥测量及其监测为研究对象，讨论并分析基于双频ＧＰＳ单历元算法公路路桥变形检测方法，据此形成了一种可供工程采用的测量技术，研究过程和研究结果对于相关ＧＰＳ技术在公路工程测量中的应用具有重要的参考价值。

一、ＧＰＳ在公路工程测量中的应用现状与发展趋势分析我国自上世纪９０年代初在石油部、总参测绘局、国家测绘局等陆续进口了ＧＰＳ接收机并展开了各方面的研究工作。

进入新世纪后，随着卫星的增多，ＧＰＳ接收机的价格下降等原因，我国的一些公路勘测设计单位引进并购置了ＧＰＳ接收机，例如交通部第一勘测设计院、江苏省交通规划设计院等购置了ＧＰＳ接收机并应用于实际工作中。

目前为止，ＧＰＳ在公路工程测量中已经得到了较为广泛的应用，这些应用主要包括三个方向：公路控制测量、公路测设和桥、隧形变监测。

（一）基于ＧＰＳ的公路控制测量应用在公路测量工程中最早引入ＧＰＳ技术的是在公路控制测量方面的应用。

公路控制方面的测量对路线勘测提出了更多的要求，主要是由于线路长且已知点少，用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求。

２０世纪９０年代中期，国内的许多公路工程部门开始了ＧＰＳ定位技术在公路控制测量中的应用和研究，例如广东某公路工程公司开展了ＧＰＳ水准测量在高程控制测量中的应用研究，目前国内已逐步采用ＧＰＳ技术建立线路高精度控制网，如在青银高速公路、沪宁高速公路、广惠高速公路等公路控制测量中都已经得到广泛应用。

同时，在隧道外控制、特大路桥的施工过程中，也需要高精度控制测量。

ＧＰＳ技术在该方面的应用过程首先用常规测量建立了高精度的边角网，然后利用ＧＰＳ技术对该网进行检测，ＧＰＳ检测网可以达到毫米级精度，与常规测量的结果符合较好，取得了较好的效果。

在公路控制测量中通常采用静态相对定位ＧＰＳ技术，即采用至少有两台ＧＰＳ接收机同时观测，随后对处理后的数据分析，精确获得两点的三维坐标差，根据其中一点的坐标推算出另一点的坐标。

静态相对定位精度相当高，已经被广泛应用于大地测量、形变监测等高精度测量领域。

（二）基于ＧＰＳ的公路测设测量应用与公路控制测量不同，公路测设测量的要求精度较低、实基于GPS 的公路工程测量分析及应用石力，张均（重庆市勘测院，重庆400020）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!55--时性较高。

目前为止，随着ＧＰＳ动态定位技术的发展，ＧＰＳ也在公路测设测量中发挥着重要作用。

在公路测设测量中通常采用ＲＴＫ定位技术。

ＲＴＫ可用于中线测设、构造物放样等，可以达到厘米级的测量精度。

ＲＴＫ技术可与普通的全站测量仪相配合，依据ＧＰＳ的无需通视原理以及一般全站仪灵活方便的特点，把两者相结合，可满足公路工程各种场合测量工作的需要，并极大地加快观测速度，提高观测质量，形成新的线路勘测系统。

ＲＴＫ与常规全站仪相结合的应用是公路测设测量技术发展的一个重要方向。

（三）桥、隧形变监测该方面最早的研究来自于美国德克萨斯州立大学应用研究实验室为美国联邦公路管理局的一项非破坏性检测评估计划研制了以ＧＰＳ为基础的路桥观测系统。

基于ＧＰＳ利用高精度定位技术可进行桥、隧的形变监测。

该系统已经成功地完成了对美国两座大型公路路桥的试验性观测。

加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台捷联式惯性系统、两台ＧＰＳ接收机和一台微机，用于公路线形的测定，为养路工作服务；我国也开始了用ＧＰＳ技术进行桥隧的形变监测的尝试。

本文后面的分析将以ＧＰＳ在公路工程测量中的路桥变形监测作为具体的分析对象，分析讨论相关的ＧＰＳ技术及其应用。

二、公路工程中的路桥变形检测的双频ＧＰＳ算法分析前面的分析可见，目前ＧＰＳ测量技术已广泛用于公路工程测量中，尤其是路桥等的各类变形监测中处于发展的前沿。

对于路桥的变形检测主要是第三种的实时监测工程建筑物的动态变形。

这种测量的特点是采样密度高，例如０．５秒甚至０．１秒完成一次采样，通过合作计算每个历元的具体位置。

本文重点讨论并分析双频Ｐ码伪距（或高精度Ｃ／Ａ码）法。

即利用双频Ｐ码伪距（或高精度Ｃ／Ａ码）观测值，利用单历元数据先通过确定宽波模糊度，进而确定Ｌ１、Ｌ２模糊度的动态定位算法。

该算法对初始坐标精度没有特别要求，单点定位的值就能满足要求，因而此方法可以用于高动态的情况。

（一）站星的模糊度初值分析及空间的确定站星双差宽波整周模糊度初值可以根据下式决定：荦△N Ｗ＝荦△准Ｗ－f １－f ２f １＋f ２（荦△P １λ１＋荦△P ２λ２）（１）式中，P １、P ２分别表示L １、L ２的伪距，N Ｗ表示宽波（L Ｗ）的模糊度，荦△符号表示双差，准Ｗ表示宽波（L Ｗ）的相位观测值，f １、f ２分别表示L １、L ２的频率，λ１、λ２分别表示L １、L ２的波长。

该计算方法在短基线定位和长基线定位中应用最为广泛，它可以用于确定L １、L ２模糊度。

采用最小二乘准则来实现搜索计算的目标，一方面利用模糊度空间的原理，将每一个模糊度组合的向量作为已知值进行固定解平差计算，进而可以得到对应于每个模糊度向量的残差平方和V ＴPV 与坐标具体数值，然后选择具有最小残差平方和的坐标为最优坐标，最后进行分辨率值的校验，当分辨值大于某一阀值时，定义其为解算成功，接着采用宽波解算的结果计算L １、L ２频率的整周模糊度数值，最后利用L １、L ２频率的观测具体数值执行最小二乘解算，从而得到最终所需求解的坐标。

本文提出的计算方法利用了每个双差观测值的搜索范围建立了模糊度搜索组合预测结果，并对每个组合执行最小二乘解算，所以当历元共视卫星数目较多时组合就变得极为复杂，计算的速度就变得非常缓慢，并且由于每个历元的共视卫星数执行参数的不尽相同也将会给计算分析带来意想不到的麻烦，因此为了计算速度的提高，在搜索计算时一般采用坐标搜索法。

除此之外，本文分析的该方法是通过先解算宽波组合的结果，然后再利用宽波结果进行L １、L ２频率的整周模糊度的计算，所以会出现直接取整法过程中的在宽波解算正确的情况下L １、L ２频率的整周模糊度取整相差正周期的复杂情况，对此，处理办法为直接取整法。

（二）ＧＰＳ技术的双频Ｐ码伪距法的实现步骤综上，对ＧＰＳ技术下的双频Ｐ码伪距法的实现步骤如下：１．首先执行４颗卫星组成搜索空间。

该４颗卫星应当满足以下要求：１）高度角大于１３°；２）在待定测站和参考站上都有其L １、L ２相位观测值；３）由它们构成的DDOC 最小，DDOC 的定义如式（２）：DDOC=trace （A ＴA ）－１（２）其中Ａ为不同卫星的相位双差所对应的设计矩阵。

为了构造双差，选择一颗高度角大且两测站均有其L ２相位观测值的卫星作为参考卫星。

２．执行获得上述４颗卫星的宽波组成双差观测值，据此计算宽波模糊度初值，以此初值的±１周组成对应的模糊度空间，然后对组合空间进行双差迭代解算，形成候选坐标组合。

３．通过上一步的计算，已经获得了待定点可能的位置精度，这时可以计算同一历元其他宽波相位双差观测整周模糊度（做取整处理）。

对于每一组模糊度组合，列出宽波相位值已知情况下的双差“固定解”的观测函数，用最小二乘法迭代求解待定点的坐标值，并据此估算单位权中误差值大小。

最后选择具有最小误差值的解为最优解，并执行分辨率值的验算，直到验算值合适后认为是计算成功。

４．利用上一步计算得到的结果执行同一历元L １和L ２相位双差观测整周模糊度（取整）的计算过程，并建立L １和L ２相位观测双差“固定解”的观测函数，同样地采用最小二乘发法求解待定点的坐标和估算误差。

若单位权中误差大于阀值（通常取０．０５ｍ），那么认定L １和L ２相位整周模糊度取整时出现了整周期的偏差，随后便采用新的坐标搜索法对该历元重新执行相关的解算过程。

参考文献[1]邹应华．GPS RTK 技术在公路测量中的应用[J]．科技广场，2009，（3）．[2]苗畅慧，石长城，张学栋．浅谈GPS 在公路控制测量中的应用[J]．科技资讯，2008，（7）.[3]王坤．公路测量中GPS 的应用与分析[J]．林业调查规划，2009，34（A01）．[4]陈明德，刘立山．GPS 技术在公路路桥测量中的应用[J]．中华建设，2008，（12）．[5]姚宏岗，秦彩霞，范云峰．公路设计测量中GPS 水准高程点位的选择及应用[J]．河南测绘，2008，（4）．作者简介：石力（1981－），男（苗族），湖南沅陵人，重庆市勘测院工程师，研究方向：工程测量；张均（1981－），男，重庆铜梁人，重庆市勘测院工程师，研究方向：工程测量。