GPS在公路測(cè)量中的應(yīng)用

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

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

3 GPS在公路測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 靜態(tài)GPS 測(cè)量技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用

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

第一步:路線、GPS 點(diǎn)選址的初步勘察

接到外業(yè)測(cè)量任務(wù)后,組織人員對(duì)路線的走向進(jìn)行初步勘察,查看沿線可選作GPS 點(diǎn)的位置情況。調(diào)察路線附近高等級(jí)GPS 點(diǎn)以便進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

第二步: GPS 點(diǎn)控制網(wǎng)的設(shè)計(jì)

GPS 控制網(wǎng)的布設(shè)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、沿線地形地物、作業(yè)時(shí)衛(wèi)星狀況、精度要求等因素進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。因?yàn)镚PS 控制網(wǎng)作為公路首級(jí)控制網(wǎng)時(shí),需采用其他測(cè)量方法進(jìn)行加密。故沿路線兩側(cè)每隔5-10km 布設(shè)一對(duì)相互通視的GPS 點(diǎn)。理論上GPS點(diǎn)觀測(cè)時(shí)只須在3 個(gè)GPS 點(diǎn)上架設(shè)GPS 儀同時(shí)觀測(cè)即可確定這3 個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。考慮到公路測(cè)量本身的特點(diǎn)采用4 臺(tái)GPS 儀同時(shí)觀測(cè)4 個(gè)GPS 點(diǎn),這樣可大大加快全線的測(cè)量速度。

第三步: GPS 選點(diǎn)、埋石

選點(diǎn)應(yīng)按技術(shù)設(shè)計(jì)要求有利于采用其他測(cè)量方法擴(kuò)展和聯(lián)測(cè)。

第四步:架設(shè)GPS 儀觀測(cè)

4 個(gè)GPS 點(diǎn)觀測(cè)的共同時(shí)間、有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)等應(yīng)滿足規(guī)范要求。我們?cè)谕鈽I(yè)的觀測(cè)中規(guī)定觀測(cè)時(shí)間不得少于0.5h ,有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)不少于4個(gè)。

第五步: GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理

外業(yè)觀測(cè)結(jié)束后將GPS 中的數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)中,采用南方公司的軟件(包括采集器與計(jì)算機(jī)通訊軟件、基線向量處理軟件、網(wǎng)平差及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件),及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量分析。過(guò)程可分為基線解算與檢核、GPS 控制網(wǎng)平差計(jì)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(cè)量附合導(dǎo)線的方法進(jìn)行首級(jí)GPS 控制網(wǎng)的加密作業(yè)。將路線按GPS 的分布分成若干段,每一段單獨(dú)進(jìn)行附合導(dǎo)線的測(cè)量,保證每一段附合導(dǎo)線起始于GPS 點(diǎn),終止于GPS 點(diǎn)。

第七步:導(dǎo)線點(diǎn)座標(biāo)及平差計(jì)算

將每段附合導(dǎo)線測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行角度、距離平差得到最后結(jié)果。

3.2 RTK技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)定位技術(shù)是以載波相位觀測(cè)值為根據(jù)的實(shí)時(shí)差分GPS (RTDGPS)技術(shù),它是GPS測(cè)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(yīng)用前景. GPS靜態(tài)定位、準(zhǔn)動(dòng)態(tài)定位等定位模式,由于數(shù)據(jù)處理滯后,所以無(wú)法實(shí)時(shí)解算出定位結(jié)果,同時(shí)無(wú)法及時(shí)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核,這就難以保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量,在實(shí)際工作中經(jīng)常需要返工來(lái)重測(cè)由于粗差造成的不合格觀測(cè)成果. 解決這一問(wèn)題可通過(guò)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間來(lái)保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性,但這樣一來(lái)則降低了GPS測(cè)量的工作效率. 實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位(RTK)系統(tǒng)由基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成,建立無(wú)線數(shù)據(jù)通訊是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的保證,其原理是取點(diǎn)位精度較高的首級(jí)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn),安置一臺(tái)接收機(jī)作為參考站,對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測(cè),流動(dòng)站上的接收機(jī)在接收衛(wèi)星信號(hào)的同時(shí),通過(guò)無(wú)線電傳輸設(shè)備接收基準(zhǔn)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù),隨機(jī)計(jì)算機(jī)根據(jù)相對(duì)定位的原理實(shí)時(shí)計(jì)算顯示出流動(dòng)站的三維坐標(biāo)和測(cè)量精度. 這樣我們使用者就可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)觀測(cè)質(zhì)量和基線解算結(jié)果的收斂情況,根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo),確定觀測(cè)時(shí)間,從而減少沉余觀測(cè),提高工作效率.

動(dòng)態(tài)定位在公路中的應(yīng)用可以覆蓋公路勘測(cè)、施工放樣、監(jiān)理和GIS前端數(shù)據(jù)采集. 測(cè)量前需要在一控制點(diǎn)上靜止觀測(cè)數(shù)據(jù),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(dá)到厘米級(jí).

動(dòng)態(tài)定位模式在公路勘測(cè)階段有著廣闊的應(yīng)用前景,可以完成地形測(cè)繪、中樁測(cè)量、橫斷面測(cè)量、縱斷面地面線測(cè)量等工作. 整個(gè)測(cè)量過(guò)程在不需通視的條件下,測(cè)量1～3 s,精度就可以達(dá)到10～30mm,有著常規(guī)測(cè)量?jī)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(yàn)的厘米級(jí)精度的測(cè)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)可完成中線測(cè)量5～10km. 若用其進(jìn)行地形測(cè)量,每小組每天完成0.8～1. 5(km)3 的地形測(cè)繪,其精度和效率是常規(guī)測(cè)量所無(wú)法比擬的;在中線放樣的同時(shí)完成中樁抄平工作;應(yīng)用范圍廣―可以函蓋公路測(cè)量(包括平、縱、橫) ,施工放樣,監(jiān)理,竣工測(cè)量, GIS前端數(shù)據(jù)采集諸多方面;如輔助相應(yīng)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(shì).

對(duì)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(jié)合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制測(cè)量. 生產(chǎn)過(guò)程中采用常規(guī)方法和GPS技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)流程可以極大的提高生產(chǎn)效率.隨著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(qiáng),精度越來(lái)越高,可靠性越來(lái)越強(qiáng),有著良好的性價(jià)比.