GPS技術(shù)作為一項(xiàng)先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，其在地形、工程以及航空等領(lǐng)域的測(cè)量工作取得了較為廣泛的應(yīng)用。在高速公路測(cè)繪中的應(yīng)用發(fā)展非?？?，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)在各種復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行高速公路測(cè)量工作。本文在充分結(jié)合筆者對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及自己多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)情況下，先從GPS技術(shù)的定義和特點(diǎn)入手，隨后圍繞其在高速公路測(cè)繪中的應(yīng)用展開(kāi)了詳細(xì)研究。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；高速公路；測(cè)量；應(yīng)用

1.淺析GPS技術(shù)的定義及特點(diǎn)

1.1定義分析

GPS系統(tǒng)也就是全球定位系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要包括GPS衛(wèi)星星座且主要由分布在六個(gè)軌道平面中的24顆GPS衛(wèi)星組合而成的；其地面監(jiān)控系統(tǒng)有1個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)控站及其他相關(guān)通信系統(tǒng)與輔助系統(tǒng)等。他們主要是用于對(duì)數(shù)據(jù)的收集、導(dǎo)航電文的編纂、向相關(guān)用戶發(fā)送廣播星歷一精密星歷以及GPS信號(hào)接收機(jī)等功能。可對(duì)來(lái)自于GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收、跟蹤以及變換和測(cè)量，用于提供用戶狀態(tài)參數(shù)的這樣一種電子設(shè)備。

1.2特點(diǎn)分析

GPS不僅在定位方面精度極高，其觀測(cè)時(shí)間也非常短，且測(cè)點(diǎn)站不需要通視同時(shí)還可以提供三維坐標(biāo)，另外其操作也是十分便捷。GPS接收機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼與衛(wèi)星所發(fā)射出來(lái)的偽隨機(jī)碼相同，且由機(jī)內(nèi)延遲鎖相環(huán)使復(fù)制碼與衛(wèi)星輸入碼相互對(duì)準(zhǔn)，進(jìn)而求出信號(hào)傳播時(shí)間并推算出衛(wèi)星與接收機(jī)間的距離。通過(guò)對(duì)來(lái)自四顆及四顆以上的衛(wèi)星的信號(hào)進(jìn)行接收并使用空間后方交會(huì)原理而算出接收機(jī)安置點(diǎn)三維坐標(biāo)及其參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)定位目標(biāo)。應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)對(duì)調(diào)整公路工程進(jìn)行控制測(cè)量過(guò)程中往往會(huì)受到天氣因素以及通視條件等方面因素影響，而使得其測(cè)量不僅耗時(shí)而且在精確度方面還得不到有效的保障。而運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)，其主要是構(gòu)建控制網(wǎng)并應(yīng)用靜態(tài)測(cè)量來(lái)達(dá)到極高的精度，且無(wú)論在什么時(shí)候或是什么樣的環(huán)境下均可實(shí)現(xiàn)高速精準(zhǔn)的測(cè)量目標(biāo)。同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)一些特大橋梁以及大長(zhǎng)型隧道等道路的控制測(cè)量方面的各項(xiàng)需要。如果是在對(duì)普通的工程控制測(cè)量時(shí)也可以應(yīng)用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量技術(shù)，通過(guò)測(cè)量而取得實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)定位，而不需要在觀測(cè)過(guò)程中進(jìn)行通視，只要其達(dá)到一定定位精度便可，這樣可以使測(cè)量工作更加簡(jiǎn)單化。

2.試析GPS在測(cè)繪中的作用

2.1關(guān)于靜態(tài)定位分析

通常靜態(tài)定位測(cè)量應(yīng)用范圍相對(duì)比較廣，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)短距離的基線測(cè)量。這種測(cè)量方式一般需要使用三個(gè)接收機(jī)并在基線兩端設(shè)立天線，同時(shí)在測(cè)量中心做好相關(guān)標(biāo)記且做到對(duì)中整平。只有這樣才能實(shí)現(xiàn)三臺(tái)接收機(jī)得以在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行高速公路測(cè)量工作，該測(cè)量方式需要使用到四顆和四顆以上的衛(wèi)星且所有衛(wèi)星采樣率均應(yīng)當(dāng)設(shè)置到5s~30s范圍內(nèi)，且其截止高度角也要完全一樣。通常觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度主要是由基線間精度和距離來(lái)決定的，其長(zhǎng)度可以從幾分鐘到幾小時(shí)。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)解算用戶站坐標(biāo)和整周未知數(shù)。是否結(jié)束觀測(cè)則需要以解算結(jié)果來(lái)做出相應(yīng)的判斷，如果結(jié)果變化未能達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定趨勢(shì)則不能停止觀測(cè)。隨著RTK技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，使得定位時(shí)間得到了有效地縮短，通常只需要5~10分鐘這樣就可以完成，因此，我們有理由相信，在不久的將來(lái)所需定位時(shí)間還會(huì)越來(lái)越少，同時(shí)精度也是越來(lái)越精確。

2.2關(guān)于動(dòng)態(tài)定位分析

對(duì)于高速公路測(cè)量來(lái)講，動(dòng)態(tài)定位方面的發(fā)展前景還是非常廣的，可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量縱斷面地面線、圖形測(cè)繪、公路橫斷面以及中樁測(cè)量等。測(cè)量時(shí)間通常只需要2s~6s的就可以使精度達(dá)到1cm~3cm的范圍內(nèi)，與此同時(shí)，在測(cè)量過(guò)程中也不需要通視，其與全站儀相比要簡(jiǎn)便快捷許多。由于高速公路設(shè)計(jì)范圍非常廣、長(zhǎng)度非常長(zhǎng)且等級(jí)也比較高，應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)繪方法已經(jīng)難以滿足精度方面的要求。在現(xiàn)代測(cè)繪中應(yīng)用GPS技術(shù)可以在平面控制中對(duì)路線進(jìn)行平差分析和導(dǎo)線網(wǎng)測(cè)量工作，并應(yīng)用GPS來(lái)對(duì)中線進(jìn)行放樣。該技術(shù)在高速公路測(cè)量中已經(jīng)得到了有效地應(yīng)用且得到了許多好評(píng)。

3.試析在高速公路中應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)

對(duì)于高速公路施工來(lái)講，GPS靜態(tài)定位與動(dòng)態(tài)測(cè)放都是極為常見(jiàn)的。其中GPS靜態(tài)定位主要是通過(guò)接收衛(wèi)星信息并反復(fù)觀測(cè)以確定地面某個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)效果。而動(dòng)態(tài)測(cè)放則主要是應(yīng)用衛(wèi)星系統(tǒng)自身優(yōu)勢(shì)建立一些控制參數(shù)并把已知三維坐標(biāo)點(diǎn)在地面進(jìn)行實(shí)地放樣的。

3.1GPS點(diǎn)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

建立GPS控制網(wǎng)主要是以高速公路每組及其線路實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行綜合考慮的，進(jìn)而科學(xué)合理地對(duì)設(shè)計(jì)方案做適當(dāng)?shù)母咚倥c優(yōu)化。GPS控制網(wǎng)是控制中十分重要的內(nèi)容，所以，應(yīng)用其他測(cè)量方法應(yīng)當(dāng)做加密處理。在對(duì)相互通視GPS點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)在沿線每隔5km~10km的距離做好布設(shè)，這樣可以有效地提升測(cè)量速度。在進(jìn)行GPS選點(diǎn)及埋石過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)控制人員與選線，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范來(lái)科學(xué)選取選點(diǎn)及埋石部位。而在GPS控制網(wǎng)加密中，如GPS控制網(wǎng)得以有效應(yīng)用全站儀測(cè)量附合導(dǎo)線的方法來(lái)做好加密工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)以GPS點(diǎn)為依據(jù)并將路線分割成若干段來(lái)進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量，這樣可以有效地保證各段附合導(dǎo)線都可以起止在GPS點(diǎn)上。

3.2GPS測(cè)量技術(shù)中的靜態(tài)定位功能

在高速公路設(shè)計(jì)時(shí)通常需建立相應(yīng)公路首級(jí)控制網(wǎng)并應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)來(lái)進(jìn)行。應(yīng)用靜態(tài)定位功能時(shí)需在施工測(cè)量時(shí)為設(shè)計(jì)提供一些導(dǎo)線點(diǎn)，從而更好地實(shí)施復(fù)合及加密作業(yè)。在對(duì)高速公路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用GPS點(diǎn)來(lái)重新布設(shè)時(shí)可以觀測(cè)確定設(shè)計(jì)并給出相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)以保證精確度，如不達(dá)標(biāo)的應(yīng)當(dāng)先做平差再對(duì)數(shù)據(jù)精度進(jìn)行確定。

3.3在動(dòng)態(tài)測(cè)放測(cè)量技術(shù)中的動(dòng)態(tài)測(cè)量功能

一般來(lái)講，動(dòng)態(tài)測(cè)放是GPS測(cè)量技術(shù)與數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)兩者相互結(jié)合而產(chǎn)生的，其屬于定位技術(shù)范疇。這種先進(jìn)的高速公路勘測(cè)技術(shù)有著十分廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。在應(yīng)用其動(dòng)態(tài)測(cè)放功能時(shí)可以不同等級(jí)路線帶狀平面控制網(wǎng)做出科學(xué)合理地布置，與此同時(shí)還可以進(jìn)行路線中線等方面的測(cè)放。特別是在高速公路施工時(shí)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用動(dòng)態(tài)測(cè)放功能來(lái)實(shí)現(xiàn)施工放樣作業(yè)。同時(shí)還可以應(yīng)用基站與流動(dòng)站自身優(yōu)勢(shì)來(lái)實(shí)現(xiàn)一次性作業(yè)。另外，還可以設(shè)立永久基站來(lái)實(shí)現(xiàn)施工放樣實(shí)時(shí)性功能，進(jìn)而不會(huì)受到時(shí)間、地點(diǎn)和環(huán)境等方面的制約，這樣一來(lái)可以有效地縮短作業(yè)時(shí)間且還能有效地節(jié)約成本。

3.4應(yīng)用GPS來(lái)進(jìn)行公路路線控制測(cè)量

在進(jìn)行路線控制測(cè)量過(guò)程中，一個(gè)非常重要的設(shè)備就是GPS接收機(jī)，在應(yīng)用該設(shè)備時(shí)務(wù)必要全方位檢驗(yàn)其性能和可靠性。其中主要檢驗(yàn)內(nèi)容有實(shí)測(cè)檢驗(yàn)、通電檢驗(yàn)以及一般性檢驗(yàn)。這些年來(lái)我國(guó)引進(jìn)了諸多類型的GPS接收機(jī)，對(duì)其頻率來(lái)說(shuō)，通?？梢詣澐譃閮煞N類型：?jiǎn)晤l與雙頻。其中雙頻接收機(jī)具有點(diǎn)間距離不受限制的優(yōu)點(diǎn)，并且在邊長(zhǎng)超過(guò)20km的情況下能夠?qū)㈦娏φ`差對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)的影響大致消除。不僅如此，在進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)與靜態(tài)測(cè)量過(guò)程中，可以在短時(shí)間內(nèi)將整周模糊值結(jié)算出來(lái)，進(jìn)而縮短了其觀測(cè)時(shí)間。

3.5GPS技術(shù)在加密控制點(diǎn)的應(yīng)用

應(yīng)用GPS技術(shù)在加密控制點(diǎn)工作時(shí)，不但能夠大大提升了控制點(diǎn)的加密效率，并且還能夠提升控制點(diǎn)的精準(zhǔn)程度。在實(shí)施高速公路測(cè)繪過(guò)程中，已有的平面控制網(wǎng)中部分控制點(diǎn)極易受到破壞，使得整體控制網(wǎng)的精準(zhǔn)程度下降。所以必須要使用GPS技術(shù)來(lái)定位控制點(diǎn)，將具體坐標(biāo)點(diǎn)找出，隨后實(shí)施加密，如此一來(lái)方可確保公路測(cè)繪的準(zhǔn)確。

3.6GPS技術(shù)導(dǎo)線控制和測(cè)量在植被茂密地區(qū)的應(yīng)用

在進(jìn)行高速公路測(cè)繪過(guò)程中，不可避免會(huì)遇到不同類型的地形，其中較為常見(jiàn)的一個(gè)地形就是植被茂密區(qū)。在遇到該類情況時(shí)，如若采用傳統(tǒng)的測(cè)繪方法必定困難重重，而應(yīng)用GPS導(dǎo)線控制測(cè)量方式便可將通視困難的問(wèn)題解決，從而大大提升測(cè)繪工作效率。實(shí)際操作方法如下：在確保通視的基礎(chǔ)上，根據(jù)特定距離來(lái)進(jìn)行GPS控制點(diǎn)的設(shè)置，通視對(duì)其實(shí)施加密處理，隨后在相鄰兩個(gè)控制點(diǎn)范圍中開(kāi)展放線測(cè)量工作，并于整體植被茂盛部位采取同樣的測(cè)量方法，直至整個(gè)測(cè)繪工作完畢。

3.7PTK技術(shù)（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)）在高速公路測(cè)量放線中的應(yīng)用

PTK技術(shù)是基于GPS技術(shù)上發(fā)展而成一種新型GPS定位測(cè)量方式，是GPS技術(shù)的突破與創(chuàng)新，將其應(yīng)用于高速公路測(cè)繪工作中具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，具體如下：（1）大比例尺地形圖的測(cè)繪通常在建設(shè)高速公路前，均需要科學(xué)設(shè)計(jì)公路的選線，而在此過(guò)程中大部分都會(huì)使用到中小比例尺地形圖。不過(guò)在具體建設(shè)過(guò)程中，因?yàn)楦咚俟费鼐€地形非常復(fù)雜，所以在建設(shè)過(guò)程中運(yùn)用中小比例尺地形圖難以與實(shí)際需求相符，對(duì)于部分地區(qū)則需要更新與補(bǔ)測(cè)大比例尺地形圖。在此情況下，應(yīng)用RTK技術(shù)則能夠快速測(cè)量待測(cè)地區(qū)，并且快速采集到所需信息，進(jìn)而提升繪圖的效率。（2）路線中樁放樣確定高速公路線位后，則要求能夠在地面上將高速公路的中線測(cè)出。該步驟復(fù)雜性較大，不過(guò)運(yùn)用PRK技術(shù)則能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量公路中線，以便于在短時(shí)間內(nèi)將中線放樣點(diǎn)的位置。而且各個(gè)放樣點(diǎn)均是獨(dú)立完成，如此便可避免放樣點(diǎn)誤差不斷變大的問(wèn)題出現(xiàn)，提升測(cè)量的精準(zhǔn)程度。（3）對(duì)公路橫斷面的測(cè)量和測(cè)量中線相同，橫斷面測(cè)量在高速公路建設(shè)中是非常重要的一個(gè)步驟。通常而言，測(cè)量完畢公路中先后方可測(cè)量橫斷面，同時(shí)把具體測(cè)量所得的數(shù)值作為計(jì)算公路路基填挖方量的依據(jù)。不過(guò)，如若使用傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)量公路所有樁號(hào)的橫斷面，不但要投入大量的物力與人力，并且測(cè)量起來(lái)困難較大，所以要想獲得較為精準(zhǔn)度的數(shù)據(jù)難度較大。而運(yùn)用GPS測(cè)量技術(shù)便能夠一次測(cè)量所有裝好，同時(shí)能夠利用計(jì)算機(jī)屏幕來(lái)將橫斷面進(jìn)行移動(dòng)與拉長(zhǎng)，以確保能夠快速便捷的完成測(cè)量工作。（4）GPS數(shù)據(jù)處理因?yàn)镽TK無(wú)法像鋼尺、經(jīng)緯儀等常規(guī)儀器進(jìn)行方向的測(cè)定以及距離的測(cè)量，其僅在屏幕上顯示測(cè)量所得的坐標(biāo)，即便能夠預(yù)算計(jì)算出部分整樁、關(guān)系加樁的坐標(biāo)，隨后根據(jù)坐標(biāo)來(lái)實(shí)時(shí)放樣，不過(guò)中線測(cè)量與單純的點(diǎn)位放樣不同，因?yàn)樵跍y(cè)量中線時(shí)仍會(huì)碰到諸多地物、地形需要加樁，要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)來(lái)將位于中線上的特點(diǎn)且將其里程確定下來(lái)。而要想處理該問(wèn)題，則能夠結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將線路顯示于手持計(jì)算機(jī)上，并將整樁與曲線主點(diǎn)的樁位注明在屏幕上，因?yàn)樵谄聊簧巷@示了整個(gè)線路的中線，所以，則可以對(duì)比接收機(jī)的點(diǎn)位坐標(biāo)來(lái)將中線上的地形或地物加樁找出，同時(shí)根據(jù)特定的算法計(jì)算出臨時(shí)地形以及地物加樁的里程。（5）針對(duì)高速公路橫縱放樣地運(yùn)用結(jié)合實(shí)踐來(lái)看，GPS在高速公路橫斷放樣工作中運(yùn)用，首要任務(wù)是將道路橫斷面形式確定出來(lái)，隨后在電子手簿內(nèi)將橫斷面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入其中，待會(huì)生成施工設(shè)放樣點(diǎn)文件后存儲(chǔ)好，之后現(xiàn)場(chǎng)人員便可以據(jù)此隨時(shí)開(kāi)展現(xiàn)成放樣測(cè)設(shè)；而在高速公路縱斷放樣工作中運(yùn)用GPS時(shí)只要在電子手簿里將道路所需放樣的數(shù)據(jù)輸入其中即可生成施工測(cè)設(shè)放樣點(diǎn)文件，然后我們把它存儲(chǔ)好了就能提供給現(xiàn)場(chǎng)人員，由他們根據(jù)工作安排開(kāi)展現(xiàn)成放樣測(cè)設(shè)。而后利用繪圖軟件便可以讓我們繪制出高速公路項(xiàng)目沿線縱斷面與各點(diǎn)橫斷面圖。得益于測(cè)繪地形圖采集而來(lái)的實(shí)地?cái)?shù)據(jù)，這樣一來(lái)能夠讓我們不必再像意外那樣到項(xiàng)目實(shí)地測(cè)量橫縱斷面，進(jìn)而有效地降低外業(yè)工作量以及項(xiàng)目成本。與此同時(shí)，如是需要的話我們還可以采取動(dòng)態(tài)GPS到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)復(fù)合，這也比傳統(tǒng)方法經(jīng)濟(jì)適用。另外，軟件能夠自動(dòng)和高速公路地面線銜接開(kāi)展“戴帽”工作，同時(shí)借助于“斷面法”計(jì)算出土方量。

4.試論GPS技術(shù)在高速公路測(cè)繪中的發(fā)展前景

現(xiàn)如今公路設(shè)計(jì)相關(guān)軟硬件設(shè)施設(shè)備都得到了極大的發(fā)展和進(jìn)步，且在公路設(shè)計(jì)方面已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化與CAD化，這樣一來(lái)可以使許多中間環(huán)節(jié)得到了縮減，實(shí)現(xiàn)了一體數(shù)字化。在應(yīng)用全站儀等相關(guān)儀器設(shè)備來(lái)進(jìn)行公路勘測(cè)過(guò)程中往往會(huì)受到通視與地理環(huán)境等因素的制約，而使作業(yè)強(qiáng)度增大、周期長(zhǎng)且工作效率偏低等情況。而應(yīng)用GPS靜態(tài)方式來(lái)建立總體控制網(wǎng)實(shí)現(xiàn)測(cè)繪帶狀地形圖，以及線路平面、縱面以及橫斷面等測(cè)量，進(jìn)而可以很好地為勘測(cè)階段提供相關(guān)控制依據(jù)。在高速公路測(cè)繪中應(yīng)用GPS技術(shù)可以有效地提升中線測(cè)量工作質(zhì)量及效率，其有著極為可觀的發(fā)展前景。

5.結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，GPS測(cè)量技術(shù)在高速公路施工過(guò)程中起到十分重要的作用。正是該技術(shù)的極高精確度以及其無(wú)需通視等各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)使得其測(cè)量工作效率得到了有效地提升。另外，將該技術(shù)應(yīng)用到道路勘測(cè)以及施工放樣等相關(guān)作業(yè)中可以有效地縮短時(shí)間的同時(shí)還可以有效地節(jié)約成本，且在質(zhì)量方面也更有保障。