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GPS技術(shù)在公路測量中的應用前景探討
作者：
時(shí)間：2013-07-03
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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1 GPS技術(shù)發(fā)展現狀
全球定位系統GPS(GlobalPositioningSystem)是美國陸?？杖娐?lián)合研制的衛星導航系統，具有全球性、全天侯、連續性、實(shí)時(shí)性導航定位和定時(shí)功能，能為各類(lèi)用戶(hù)提供精密的三維坐標、速度和時(shí)間。單點(diǎn)導航定位與相對測地定位是GPS應用的兩個(gè)方面；對常規測量而言相對測地定位是主要的應用方式。
相對測地定位是利用L1和L2載波相位觀(guān)測值實(shí)現高精度測量，其原理是采用載波相位測量局域差分法：在接收機之間求一次差，在接收機和衛星觀(guān)測歷元之間求二次差，通過(guò)兩次差分計算解算出待定基線(xiàn)的長(cháng)度；求解整周模糊度是其關(guān)鍵技術(shù)，根據算法模型，設計了靜態(tài)、快速靜態(tài)以及RTK等作業(yè)模式。靜態(tài)作業(yè)模式主要用于地殼變形觀(guān)測、國家大地測量、大壩變形觀(guān)測等高精度測量；快速靜態(tài)測量以其高效的作業(yè)效率與厘米級精度廣泛應用于一般的工程測量；而RTK測量以其快速實(shí)時(shí)，厘米級精度等特點(diǎn)廣泛應用于數據采集(如碎部測量)與工程放樣中。RTK技術(shù)代表著(zhù)GPS相對測地定位應用的主流。
GPS測地型接收設備是實(shí)現測地定位的基本條件，接收機有單頻與雙頻之分，雙頻機能以L(fǎng)2觀(guān)測值修正電離層折射影響，最適宜于中、長(cháng)基線(xiàn)(大于20km)測量，具有快速靜態(tài)測量的功能，可升級為RTK功能；單頻機適宜于小于20km的短基線(xiàn)測量，對于一般工程測量具有良好的性能價(jià)格比。RTK系統由GPS接收設備、無(wú)線(xiàn)電通訊設備、電子手薄及配套設備組成，整套設備在輕量化、操作簡(jiǎn)便性、實(shí)時(shí)可靠性、厘米級精度等方面的特點(diǎn)，完全可以滿(mǎn)足數據采集和工程放樣的要求。鑒于GPS系統在軌衛星數有限，在對空通視受遮擋的條件下，不能保證正常解算，影響定位的精度和可靠性。實(shí)踐表明，單頻GPS系統由于多環(huán)境的制約，存在著(zhù)很大的局限性。隨著(zhù)俄羅斯的全球導航衛星系統(CLONASS)的不斷完善，利用GLONASS來(lái)改善GPS性能的雙星座系統(GLONASS+GPS)已由美國Ashtech公司研制成功，這種全天候、全地域、高精度的系統為用戶(hù)提供了更為完善的接收設備，雙星座系統的接收設備GPS接收設備的新水平。
2 GPS技術(shù)在公路測量中的應用前景
隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的快速增長(cháng)的西部大開(kāi)發(fā)的實(shí)施，我省的高等級公路建設迎來(lái)前所末有的發(fā)展機遇，這就對勘測設計提出了更高的要求，隨著(zhù)公路設計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設備的發(fā)展，公路設計已實(shí)現CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數字化測繪產(chǎn)品的支持；建立勘測、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈，減少數據轉抄、輸入等中間環(huán)節，是公路勘測設計“內外業(yè)一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強度大，且效率低，大大延長(cháng)了設計周期?？睖y技術(shù)的進(jìn)步在于設備引進(jìn)和技術(shù)改造，在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應當是首選。當前，用GPS靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線(xiàn)總體控制測理，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線(xiàn)平面、縱面測量提供依據；在施工階段為橋梁，隧道建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS在公路測量中應用的初級階段，其實(shí)，公路測量的技術(shù)潛力蘊于RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位)技術(shù)的應用之中，RTK技術(shù)在公路工程中的應用，有著(zhù)非常廣闊的前景。下面就RTK技術(shù)在公路勘測中的應用作簡(jiǎn)單的介紹。
3 RTK技術(shù)在公路測量中的應用
3.1 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)簡(jiǎn)介
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。眾所周知，無(wú)論靜態(tài)定位，還是準動(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，而且也無(wú)法對觀(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)題的主要方法就是延長(cháng)觀(guān)測時(shí)間來(lái)保證測量數據的可靠性，這樣一來(lái)就降低了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。這樣用戶(hù)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，從而減少冗余觀(guān)測，提高工作效率。
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