1、GPS在公路工程控制測量中的應用摘要： GPSGlobal Positioning System)全球定位系統是美國研制并在1994年投入使用的衛星導航與定位系統。其 應用 技術已普及國民 經濟 的各個領域。在測量領域，GPS系統已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量以及地形測量等各個方面。本文將以開封市的省公路路網工程為例，概略表達GPS系統在公路工程控制測量中的應用。關鍵詞： GPS定位系統 公路工程 控制測量 應用一、概述GPS全球定位系統Global Positioning System)在公路工程測量中的應用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統可以向全球任何用戶全

2、天候地連續提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術參數。我們先理解一下GPS系統的組成，工作原理以及在測量領域的應用特點。1.1GPS系統的組成GPS全球定位系統由空間衛星群和地面監控系統兩大局部組成，除此之外，測量用戶當然還應有衛星接收設備。1.1.3 GPS的用戶局部由GPS接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛星發出的信號，利用信號進展導航定位等。在測量領域，隨著 現代 的 科學 技術的 開展 ，體積小、重量輕便于攜帶的GPS定位裝置和高精度的技術指標為工程測量帶來了極大的方便。例如：我們在控制測量中使用的天寶Trimble4800GPS

3、測地型接收機其技術指標為：雙頻主機、天線， RTK電臺一體化；獨特的電池設計、無需接線，使用 4h以上；5次/秒的快速位置更新，可靠的衛星超跟蹤技術；新型于薄式控制器， 4M或10M的PCMCIA數據存儲卡;RTK測量 10mm十1ppm平面20mm十1ppm(高程這些技術指標充分的滿足了控制測量的精度要求。GPS系統是一種采用間隔 交會法的衛星導航定位系統。在需要的位置P點架設GPS接收機，在某一時刻ti同時接收了3顆(A、B、C)以上的GPS衛星所發出的導航電文，通過一系列數據處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛星的間隔 SAP、SBP、SCP，同樣通過接收衛星星歷可獲得該時刻這些

4、衛星在空間的位置(三維坐標)。從而用間隔 交會的 方法 求得 P點的維坐標(Xp,Yp，Zp)，其數學式為：SAP2=( Xp-XA)2+(Yp-YA) 2+(Zp+ZA) 2SBP2=( Xp-XB)2+(Yp-YB) 2+(Zp+ZB) 2SCP2=( Xp-XC)2+(Yp-YC) 2+(Zp+ZC) 2式中 (XA，YA，ZA), (XB，YB，ZB), (XC，YC，ZC)分別為衛星A，B，C 在時刻ti的空間直角坐標。在GPS測量中通常采用兩類坐標系統，一類是在空間固定的坐標系統，另一類是與地球體相固聯的坐標系統，稱地固坐標系統，我們在公路工程控制測量中常用地固坐標系統。如： WG

5、S-84世界大地坐標系和1980年西安大地坐標系。在實際使用中需要根據坐標系統間的轉換參數進展坐標系統的變換，來求出所使用的坐標系統的坐標。這樣更有利于表達地面控制點的位置和處理GPS觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應用。二 GPS測量的技術特點相對于常規的測量方法來講， GPS測量有以下特點：2.1 測站之間無需通視。測站間互相通視一直是測量學的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈敏方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾。2.3 觀測時間短。觀測時間短采用GPS布設控制網時每個測站上的觀測時間一般在3040min左右，采用快速靜態定位方法，觀測時間更短。例如使用Timb

6、le4800GPS接收機的RTK法可在5s以內求得測點坐標。2.4 提供三維坐標。GPS測量在準確測定觀測站平面位置的同時，可以準確測定觀測站的大地高程。2.5 操作簡便。GPS測量的自動化程度很高。 目前 GPS接收機已趨小型化和操作傻瓜化，觀測人員只需將天線對中、整平，量取天線高翻開電源即可進展自動觀測，利用數據處理軟件對數據進展處理即求得測點三維坐標。而其它觀測工作如衛星的捕獲，跟蹤觀測等均由儀器自動完成。2.6 全天候作業。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續地進展，一般不受天氣狀況的 影響 。三、 GPS系統在實際測量工作中的 應用 ，3.1 國道310線鄭汴高速連接線控制測量3.1

7、.1建立布網方案主要采用大地測量儀器如經緯儀、全站儀、測距儀等。國道310線鄭汴高速連接線控制網采用測邊網，高程采用測距三角高程，按照觀測技術要求進展施測。外業觀測數據經數據處理并進展平差 計算 。由于兩種測量 方法 本身的測量誤差和坐標轉換數學模型誤差以及在平差計算中觀測量權配置等因素引起兩種測量方法的結果存在一定的差值，由于其三維坐標差值均小于 10mm，因此可以滿足國道310線鄭汴高速連接線加密施工控制網的精度要求。3.2 GPS的動態測量RTK在東京大道新建工程的應用東京大道新建工程周圍地勢起伏較大，在北城墻外 JD4JD5區間穿越五十公頃面積的國家森林公園，大范圍的密林、密灌地使通視

8、較為困難，而標準對附合導線長、閉合導線長及結點導線間長度等有嚴格規定，一般對于高等級公路均要求到達一級導線要求。這樣，導線為驗證市勘察設計院 2000年的對東京大道新建工程在控制測量的精度，我們分別以JD4和JD5為基準站對國家森林公園周圍原加密的控制點A、B、C、D、E也進展了RTK測量，進展了坐標比較。四、小結通過以上對 GPS測量的應用事例的討論，可以看出GPS在公路工程的控制測量上具有很大的 開展 前景：第一 GPS作業有著極高的精度。它的作業不受環境和間隔 限制，非常適宜于地形條件困難地區、局部重點工程地區等。第二 GPS測量可以大大進步工作及成果質量。它不受人為因素的 影響 。整個作業過程全由微 電子 技術、計算機技術控制，自動記錄、自動數據預處理、自動平差計算。第三 GPSRTK技術將徹底改變公路測量形式。RTK能實時地得出所在位置的空間三維坐標。這種技術非常適宜道路、橋、隧勘察。它可以直接進展實地實時放樣、中樁測量、點位測量等。第四 GPS測量可以極大地降低勞動作業強度，減少野外砍伐工作量，進步作業效率。一般GPS測量作業效率為常規測量方法的3倍以上。第五 GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一