GPS在公路測量中的應用

(5)操作簡(jiǎn)便。GPS測量的自動(dòng)化程度很高, 在觀(guān)測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開(kāi)關(guān)儀器、量取儀器高和監視儀器的工作狀態(tài), 而其它觀(guān)測工作如衛星的捕獲, 跟蹤觀(guān)測等均由儀器自動(dòng)完成。

(6)全天候作業(yè)。GPS觀(guān)測可在任何地點(diǎn), 任何時(shí)間連續地進(jìn)行, 一般不受天氣狀況的影響。

3 GPS在公路測量中的應用

3.1 靜態(tài)GPS 測量技術(shù)在公路測量中的應用

靜態(tài)GPS 測量技術(shù)主要用于建立公路首級控制網(wǎng),之后再利用其它測量方法進(jìn)行加密的附合導線(xiàn)測量?？刂凭W(wǎng)的建立過(guò)程如下:

第一步:路線(xiàn)、GPS 點(diǎn)選址的初步勘察

接到外業(yè)測量任務(wù)后,組織人員對路線(xiàn)的走向進(jìn)行初步勘察,查看沿線(xiàn)可選作GPS 點(diǎn)的位置情況。調察路線(xiàn)附近高等級GPS 點(diǎn)以便進(jìn)行聯(lián)測。

第二步: GPS 點(diǎn)控制網(wǎng)的設計

GPS 控制網(wǎng)的布設應根據公路等級、沿線(xiàn)地形地物、作業(yè)時(shí)衛星狀況、精度要求等因素進(jìn)行綜合設計。因為GPS 控制網(wǎng)作為公路首級控制網(wǎng)時(shí),需采用其他測量方法進(jìn)行加密。故沿路線(xiàn)兩側每隔5-10km 布設一對相互通視的GPS 點(diǎn)。理論上GPS點(diǎn)觀(guān)測時(shí)只須在3 個(gè)GPS 點(diǎn)上架設GPS 儀同時(shí)觀(guān)測即可確定這3 個(gè)點(diǎn)的坐標?？紤]到公路測量本身的特點(diǎn)采用4 臺GPS 儀同時(shí)觀(guān)測4 個(gè)GPS 點(diǎn),這樣可大大加快全線(xiàn)的測量速度。

第三步: GPS 選點(diǎn)、埋石

選點(diǎn)應按技術(shù)設計要求有利于采用其他測量方法擴展和聯(lián)測。

第四步:架設GPS 儀觀(guān)測

4 個(gè)GPS 點(diǎn)觀(guān)測的共同時(shí)間、有效觀(guān)測衛星總數等應滿(mǎn)足規范要求。我們在外業(yè)的觀(guān)測中規定觀(guān)測時(shí)間不得少于0.5h ,有效觀(guān)測衛星數不少于4個(gè)。

第五步: GPS 觀(guān)測數據的處理

外業(yè)觀(guān)測結束后將GPS 中的數據傳入計算機中,采用南方公司的軟件(包括采集器與計算機通訊軟件、基線(xiàn)向量處理軟件、網(wǎng)平差及坐標轉換軟件),及時(shí)進(jìn)行數據處理和質(zhì)量分析。過(guò)程可分為基線(xiàn)解算與檢核、GPS 控制網(wǎng)平差計算兩個(gè)步驟。

第六步: GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行加密。

利用全站儀測量附合導線(xiàn)的方法進(jìn)行首級GPS 控制網(wǎng)的加密作業(yè)。將路線(xiàn)按GPS 的分布分成若干段,每一段單獨進(jìn)行附合導線(xiàn)的測量,保證每一段附合導線(xiàn)起始于GPS 點(diǎn),終止于GPS 點(diǎn)。

第七步:導線(xiàn)點(diǎn)座標及平差計算

將每段附合導線(xiàn)測量數據傳輸到計算機中進(jìn)行角度、距離平差得到最后結果。

3.2 RTK技術(shù)在公路測量中的應用

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀(guān)測值為根據的實(shí)時(shí)差分GPS (RTDGPS)技術(shù),它是GPS測量技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新突破,在公路工程中有廣闊的應用前景. GPS靜態(tài)定位、準動(dòng)態(tài)定位等定位模式,由于數據處理滯后,所以無(wú)法實(shí)時(shí)解算出定位結果,同時(shí)無(wú)法及時(shí)對觀(guān)測數據進(jìn)行檢核,這就難以保證觀(guān)測數據的質(zhì)量,在實(shí)際工作中經(jīng)常需要返工來(lái)重測由于粗差造成的不合格觀(guān)測成果. 解決這一問(wèn)題可通過(guò)延長(cháng)觀(guān)測時(shí)間來(lái)保證測量數據的可靠性,但這樣一來(lái)則降低了GPS測量的工作效率. 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統由基準站和流動(dòng)站組成,建立無(wú)線(xiàn)數據通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量的保證,其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級控制點(diǎn)作為基準點(diǎn),安置一臺接收機作為參考站,對衛星進(jìn)行連續觀(guān)測,流動(dòng)站上的接收機在接收衛星信號的同時(shí),通過(guò)無(wú)線(xiàn)電傳輸設備接收基準站上的觀(guān)測數據,隨機計算機根據相對定位的原理實(shí)時(shí)計算顯示出流動(dòng)站的三維坐標和測量精度. 這樣我們使用者就可以實(shí)時(shí)監測待測點(diǎn)的數據觀(guān)測質(zhì)量和基線(xiàn)解算結果的收斂情況,根據待測點(diǎn)的精度指標,確定觀(guān)測時(shí)間,從而減少沉余觀(guān)測,提高工作效率.

動(dòng)態(tài)定位在公路中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監理和GIS前端數據采集. 測量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀(guān)測數據,實(shí)時(shí)確定采樣點(diǎn)的空間位置. 目前,其定位精度可以達到厘米級.

動(dòng)態(tài)定位模式在公路勘測階段有著(zhù)廣闊的應用前景,可以完成地形測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線(xiàn)測量等工作. 整個(gè)測量過(guò)程在不需通視的條件下,測量1～3 s,精度就可以達到10～30mm,有著(zhù)常規測量?jì)x器(如全站儀)不可比擬的優(yōu)點(diǎn). RTK技術(shù)具有很大的優(yōu)點(diǎn):實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示經(jīng)可靠性檢驗的厘米級精度的測量成果(包括高程) ;徹底擺脫了由于粗差造成的返工,從而提高了GPS作業(yè)效率;作業(yè)效率高,每個(gè)放樣點(diǎn)只需要停留1～2s,流動(dòng)站小組作業(yè)(1～3人)可完成中線(xiàn)測量5～10km. 若用其進(jìn)行地形測量,每小組每天完成0.8～1. 5(km)3 的地形測繪,其精度和效率是常規測量所無(wú)法比擬的;在中線(xiàn)放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作;應用范圍廣―可以函蓋公路測量(包括平、縱、橫) ,施工放樣,監理,竣工測量, GIS前端數據采集諸多方面;如輔助相應的軟件, RTK可與全站儀聯(lián)合作業(yè),充分發(fā)揮RTK與全站儀各自的優(yōu)勢.

對于我們工程單位來(lái)講, GPS靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)技術(shù)相結合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制測量. 生產(chǎn)過(guò)程中采用常規方法和GPS技術(shù)相結合生產(chǎn)流程可以極大的提高生產(chǎn)效率.隨著(zhù)GPS技術(shù)特點(diǎn)是RTK技術(shù)的發(fā)展,其初始化時(shí)間越來(lái)越斷,跟蹤能力也越來(lái)越強,精度越來(lái)越高,可靠性越來(lái)越強,有著(zhù)良好的性?xún)r(jià)比.