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GPS定位系统在测量工程中的应用现状

发表时间：2020/10/13 来源：《基层建设》2020年第19期作者：刘艳珂

[导读] 摘要:随着社会的变化和发展，城市化的步伐也在加快，特别是城市发展速度和基础设施建设明显提高。

        海南省交通规划勘察设计研究院海南省海口市 570206
        摘要:随着社会的变化和发展，城市化的步伐也在加快，特别是城市发展速度和基础设施建设明显提高。随着GPS定位技术的发展,其应用领域在不断拓宽。在工程测量方面,GPS定位技术以其高度自动化及较高的定位精度,广泛应用在大地测量、工程测量、地籍测量、航空摄影测量等领域。要加强工程测量在公路工程建设中的重要作用和意义，认真探索和掌握施工测量技术，并提高施工实践水平，以确保在公路建设中有效发挥突出作用。
        关键词:GPS;工程测量;现状
        在公路工程建设测量中，施工测量是一种实践性、专业性与技术性都非常强的工作。GPS卫星能够覆盖全球，即在地球上任一位置、任一时间都至少能同时观测到四颗卫星，因此，不论白天还是黑夜、无论是海上、天空还是在陆地上均可随时进行定位、授时等服务。在今后的线路勘测中，静态定位技术的应用将在相当广泛的范围内逐步地取代以往的常规测量方法。随着应用理论研究的深入以及作业规范的建立和完善，静态将更好的为线路工程中的控制测量服务。
        1 GPS定位的应用背景
        八十年代以来，虽然公路勘测中已经大量采用电子全站仪等先进仪器设备，但由于线路长，附近已知点少，受通视和作业条件的限制，因此，用常规的测量手段（导线测量）和测量设备（全站仪等）不仅布网困难，作业强度大，影响勘测周期，而且难以满足高精度的要求。在现代公路勘测中迫切需要引进新技术来克服上述缺陷，从而全面提高公路测设质量。近几年，GPS技术在房建、较小范围的土建工程、地势简单的平原地区公路建设工程中的控制网技术已相当成熟。但是由于GPS技术本身在高程上的精度不太高、在大范围内在坐标投影的误差变大，使得在大范围的、高程变化大的山区公路工程的GPS控制网的建立有了新的要突破的问题。
        在山区控制测量中，测站间不需要通视是GPS技术的最大优势，但是山区树木多、大小水域等高反射物多对GPS接收机的数据接收干扰大，地势复杂对如何选点布设控制网要求高，高程变化大对精度有较大影响。
        2 GPS在国内测量工程的应用
        国内首次利用来进行桥梁变形监测始于年的广东虎门大桥实时变形动态监测系统，该系统由清华大学与桥梁管养单位联合实施，采用相对静态定位技术，通过设立基准站与监测站来进行桥梁的变形监测，系统的数据传送采用光纤通信的方式，在数据中心对监测数据进行分析、处理、显示。整个系统运行效果理想，其实时性和高采样频率的优点在该桥的变形监测中显现出来。
        目前国内外利用卫星定位技术在大型工程变形监测中的应用已十分广泛，内容涉及了特大桥梁、險道边坡、水利工程、高层建筑以及地震监测等，我国的北斗导航系统由于其区域定位的特点，在国外的变形监测领域应用很少，但是近些年来在国内的大型工程变形监测中也逐步开始应用。广东珠江黄埔大桥位于京珠高速上，大桥主体由北汊斜拉桥（和南汊悬索桥主跨组成，年交通部公路科学研究院利用北斗定位技术对广东珠江黄埔大桥进行了监测，分别在悬索桥和斜拉桥的桥塔上布设了北斗接收机，参考站设置在大桥的管理处，最终由北斗组成的变形监测系统定位精度平面为±，高程为土这是北斗卫星定位技术首次在桥梁变形监测中的应用。
        3 GPS在国外测量工程的应用
        在交通行业，国外最早使用技术源于世纪年代，加拿大在这个时期便开始进行道路工程基础数据库建设，并于年代利用技术建立了全国的道路管理系统，这个系统中包括桥梁管理。

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美国也在这个时期开始建立基于的公路基础数据库，美国联邦公路局利用技术建立了美国的公路数据库，并将技术应用到桥梁管理系统中。
        早在1940年，美国的有关部门提出鉴别事故多发路段的事故数法，即直接利用事故发生次数作为鉴别道路事故多发路段的标准。Chen等开创性的提出了临界率法鉴别事故多发路段，其中临界率的选取是根据道路使用者能够忍受的最高事故率确定的。由于临界率的值不同，显著性水平也就不同，求出的某一给定路段的最低事故率也就不同，当所判路段的最低事故率超过所求出的事故临界率的值时，将其划分为事故多发路段。Saccomanno等人针对意大利南部的SS107公路，提出运用经验贝叶斯模型及泊松回归模型进行事故多发路段的鉴别，鉴别结果说明这两种模型在实际应用中均具有良好的效果。Rune Elvik通过对欧洲的8个国家各自对危险路段的定义及其鉴别方法进行了比较分析，最终提出了基于多方面因素的危险路段鉴别方法。
        4 GPS在测量工程的创新应用
        全球导航卫星系统与全站仪定位系统相结合实现工程控制网灵活布设。随着北斗卫星导航系统的快速发展，我国在GNSS接收机制造、高精度定位数据处理等方面已接近国际先进水平，国产GNSS接收机得到社会认可，国产控制网数据处理系统成为建立工程控制网的首选软件。在GNSS信号受遮挡的复杂工程环境中，全站仪定位系统（TPS）是快速灵活建立工程控制网的重要手段。利用GNSS测量和全站仪自由设站或导线相结合，快速建立工程控制网，形成了按工程特点灵活建网的技术体系。在高程控制方面，提出了精密三角高程测量系统、大地水准面精化模型代替高精度水准测量的理论与方法，解决了大范围、长距离和跨海精密高程传递问题，并成功应用于高速铁路、跨海大桥等大型工程中。随着似大地水准面模型在全国范围内的普遍建立与精度提高，GNSS 可实现平面坐标与正常高同步测量，真正成为三维高精度工程控制测量的重要手段。测量仪器与技术革新丰富了工程地形图测绘的手段。随着测量仪器与技术的革新，为数字化测图提供了丰富的手段，数字化测图技术也以其精度高、更新快等优点逐渐取代传统测图方法，在城市建设、工程勘测施工等方面得到广泛应用。
        5 结束语
        GPS在现代高等级公路勘测中正发挥着越来越重要的作用，已经使传统的公路勘测手段和作业方法产生了革命性的变革，极大地提高了勘测精度和工作效率，特别是实时动态(RTK)定位技术在公路勘测、施工和后期养护、管理等方面更有着广阔的应用前景。我国正处在国民经济的高速发展时期，交通事业对整个国民经济的发展有着举足轻重的作用。交通部制定的“五纵七横”国道主干线的战略规划，为中国公路交通事业描绘了宏伟的蓝图，也给公路建设者提出了繁重的建设任务。为了适应公路建设快速发展的需要，我们必须大力推广应用“3S”集成技术、计算机技术、数字通讯技术等现代高新技术，尽快更新公路测设的传统技术手段，提高公路测设能力，促进公路测设新技术的更大发展，努力实现公路测设的现代化。
        参考文献
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        [5]李德仁,李明.遥感系统的研究进展与应用前景[J].武汉大学学报:信息科学版 ,2014,39(5):505-511