摘要：GPS全球定位系统作为新形式测量系统，已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。GPS全球定位系统在公路工程测量中的应用，在最近的两年得到了迅速推广，这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。
关键词：GPS 定位系统 公路工程 控制测量 应用
1、GPS系统简介
1.1含义及组成
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户当然还应有卫星接收设备。
1.1.1空间卫星群GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60，轨道和地球赤道的倾角为55°，卫星的轨道运行周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗 GPS卫星发送出的信号。
1.1.2 GPS的地面控制系统GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。
1.1.3 GPS 的用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收 GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。
1.2 GPS测量的技术特点
1.2.1 测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
1.2.2 定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达 12×10- 6，而在 100～500 公里的基线上可达 10- 6～10- 7。
1.2.3 观测时间短。在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。
1.2.4 提供三维坐标。GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。
1.2.5 操作简便。GPS 测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
2、GPS测量技术在路桥建设工程中的应用
在中国，由欧亚测量开发的GPS1230RTK系统解决方案采用实时操作系统，有着更强大的抗干扰性能及更简单的操作方式。机载的 RoadRunner软件和RoadED道路编辑程序使得GPS技术更有利于在公路系统中的推广使用。众所周知，一个好的路桥建设得益于一个精密、准确、专业的测量，GPS系统诞生以来，以其系统为技术支撑的测量技术在路桥建设中得到了广泛应用，很好的解决了测量中的诸多问题。在实测中，GPS测量技术主要涵盖了平面点位关系换算；导线测量；中、边桩放样；桥位放样；断面测量等内容。
2.1 平面点位关系换算
全站仪测量的基本原理是测角和测距，而且受通视条件的限制，这就要求限制道路施工放样的大多数方法采用的是偏角支距法。因此存在极坐标和直角坐标互换的问题，同时因为全站仪不断搬站导致极坐标的定向方向不同，换算的参数也不同，这就要求外业工作人员很熟悉换算公式和方法，同时在外业测量时使用4800 计算器不断计算换算坐标。这种外业工作方式及其复杂，同时稍有不慎就会导致人为的计算错误。GPS测量可以直接得到点位坐标，采取的是坐标系统互相转换。不论施工区域采取的是国家坐标系统还是地方独立坐标系统，GPS只需求得两套直角坐标系统的转换参数即可，而这些工作可以在工程初期完成，并且只需精确计算一次便可以为全部区域全部工期服务。和全站仪相比，这方面GPS 大大节省了时间，同时也降低了外业操作人员的技术要求，节约了人力资本的投入。
2.2 导线测量
全站仪要求工作条件是必须通视良好，因此在施工期间必须在设计方提供的 GPS 控制点之间布设导线，进行导线测量和平差，然后才能从事放样工作。GPS 测量在施工控制部分只需在施工初期符合一次设计方提供的 GPS 控制点，然后利用这些控制点求解 WGS84 坐标系统与地方系统的转换参数即可。这样在后续
工作中 GPS RTK 得到的所有测量精度都是等同的（10mm +1ppm），不必布设导线控制网。只是在需要和全站仪联合作业的地点采用 RTK测设站点和后视点坐标。在实际结果中，由于不必布设导线网，GPS 节约的时间、人力、物力是显而易见的。同时避免了因导线网测量误差而引入的精度损失。
2.3 中、边桩放样
对大多数道路施工放样来说，由于采用的是低端全站仪，放样就不得不在内业就计算好每个中桩、边桩的点位坐标，然后外业实地放样。或者外业实地计算坐标、放样、计算填挖深度。而 GPS系统徕卡RoadRunner 软件的最大好处是它可以直接将道路文件传输到仪器中，而不需要任何的桩号计算。同时 GPS是图形显示放样，使得外业工作十分简单方便。并实时显示点位坐标以及填挖深度。中、边桩放样和施工期间恢复是公路施工测量的主要内容，GPS 的应用减轻了内业的计算工作量，同时减少了外业人员（只需一人）。且放样点位精度完全可以控制在1cm以内。
3、GPS 系统在公路工程测量中的应用
公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式， 这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等， 也有布设成三角网、线形锁等形式。常规测量方法同时出现了以下缺陷：
3.1 规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定， 一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样， 导线附合或闭合长度最长不得超过10公里， 结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到， 往往出现超规范作业。
3.2 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统， 往往国测、军测、城市控制点混杂一起， 这就存在系统间的兼容性问题， 如果用不兼容的起算点， 势必影响测量质量。
3.3 国家大地点破坏严重， 影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为五六十年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业， 往往在50公里以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
4、结语
在路桥建设中，GPS系统测量技术解决方案的实用、便捷、高效，而且体现了其强大的抗干扰性能、高精度以及在恶劣条件下稳定工作的能力。今后，随着GPS测量精度的进一步提高，GPS 技术必将在工程建设领域发挥更重要的作用。
参考文献：
[1]高君香，施秀娟.小议GPS测量技术在路桥建设中的应用[J].黑龙江科技信息，2007.
[2]徐绍铨，张华海.GPS 测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2008.
关键词：GPS 定位系统 公路工程 控制测量 应用
1、GPS系统简介
1.1含义及组成
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，除此之外，测量用户当然还应有卫星接收设备。
1.1.1空间卫星群GPS的空间卫星群由24颗高约20万公里的GPS卫星群组成，并均匀分布在6个轨道面上，各平面之间交角为60，轨道和地球赤道的倾角为55°，卫星的轨道运行周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗 GPS卫星发送出的信号。
1.1.2 GPS的地面控制系统GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时还对卫星进行控制，向卫星发布指令，调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPS地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。
1.1.3 GPS 的用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成，其作用是接收 GPS卫星发出的信号，利用信号进行导航定位等。
1.2 GPS测量的技术特点
1.2.1 测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。
1.2.2 定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm，GPS 测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达 12×10- 6，而在 100～500 公里的基线上可达 10- 6～10- 7。
1.2.3 观测时间短。在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。
1.2.4 提供三维坐标。GPS 测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。
1.2.5 操作简便。GPS 测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获，跟踪观测等均由仪器自动完成。
2、GPS测量技术在路桥建设工程中的应用
在中国，由欧亚测量开发的GPS1230RTK系统解决方案采用实时操作系统，有着更强大的抗干扰性能及更简单的操作方式。机载的 RoadRunner软件和RoadED道路编辑程序使得GPS技术更有利于在公路系统中的推广使用。众所周知，一个好的路桥建设得益于一个精密、准确、专业的测量，GPS系统诞生以来，以其系统为技术支撑的测量技术在路桥建设中得到了广泛应用，很好的解决了测量中的诸多问题。在实测中，GPS测量技术主要涵盖了平面点位关系换算；导线测量；中、边桩放样；桥位放样；断面测量等内容。
2.1 平面点位关系换算
全站仪测量的基本原理是测角和测距，而且受通视条件的限制，这就要求限制道路施工放样的大多数方法采用的是偏角支距法。因此存在极坐标和直角坐标互换的问题，同时因为全站仪不断搬站导致极坐标的定向方向不同，换算的参数也不同，这就要求外业工作人员很熟悉换算公式和方法，同时在外业测量时使用4800 计算器不断计算换算坐标。这种外业工作方式及其复杂，同时稍有不慎就会导致人为的计算错误。GPS测量可以直接得到点位坐标，采取的是坐标系统互相转换。不论施工区域采取的是国家坐标系统还是地方独立坐标系统，GPS只需求得两套直角坐标系统的转换参数即可，而这些工作可以在工程初期完成，并且只需精确计算一次便可以为全部区域全部工期服务。和全站仪相比，这方面GPS 大大节省了时间，同时也降低了外业操作人员的技术要求，节约了人力资本的投入。
2.2 导线测量
全站仪要求工作条件是必须通视良好，因此在施工期间必须在设计方提供的 GPS 控制点之间布设导线，进行导线测量和平差，然后才能从事放样工作。GPS 测量在施工控制部分只需在施工初期符合一次设计方提供的 GPS 控制点，然后利用这些控制点求解 WGS84 坐标系统与地方系统的转换参数即可。这样在后续
工作中 GPS RTK 得到的所有测量精度都是等同的（10mm +1ppm），不必布设导线控制网。只是在需要和全站仪联合作业的地点采用 RTK测设站点和后视点坐标。在实际结果中，由于不必布设导线网，GPS 节约的时间、人力、物力是显而易见的。同时避免了因导线网测量误差而引入的精度损失。
2.3 中、边桩放样
对大多数道路施工放样来说，由于采用的是低端全站仪，放样就不得不在内业就计算好每个中桩、边桩的点位坐标，然后外业实地放样。或者外业实地计算坐标、放样、计算填挖深度。而 GPS系统徕卡RoadRunner 软件的最大好处是它可以直接将道路文件传输到仪器中，而不需要任何的桩号计算。同时 GPS是图形显示放样，使得外业工作十分简单方便。并实时显示点位坐标以及填挖深度。中、边桩放样和施工期间恢复是公路施工测量的主要内容，GPS 的应用减轻了内业的计算工作量，同时减少了外业人员（只需一人）。且放样点位精度完全可以控制在1cm以内。
3、GPS 系统在公路工程测量中的应用
公路路线一般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式， 这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥、特大桥、长大隧道等， 也有布设成三角网、线形锁等形式。常规测量方法同时出现了以下缺陷：
3.1 规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定， 一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样， 导线附合或闭合长度最长不得超过10公里， 结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到， 往往出现超规范作业。
3.2 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统， 往往国测、军测、城市控制点混杂一起， 这就存在系统间的兼容性问题， 如果用不兼容的起算点， 势必影响测量质量。
3.3 国家大地点破坏严重， 影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为五六十年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业， 往往在50公里以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
4、结语
在路桥建设中，GPS系统测量技术解决方案的实用、便捷、高效，而且体现了其强大的抗干扰性能、高精度以及在恶劣条件下稳定工作的能力。今后，随着GPS测量精度的进一步提高，GPS 技术必将在工程建设领域发挥更重要的作用。
参考文献：
[1]高君香，施秀娟.小议GPS测量技术在路桥建设中的应用[J].黑龙江科技信息，2007.
[2]徐绍铨，张华海.GPS 测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2008.
