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摘要：GPS在公路工程中最重要的应用在于公路工程测量，特别是随着我国新时期公路建设的快速发展，工程项目的技术难度加大，对测量工作提出了更高质量、更快速度的要求。GPS作为一种先进的导航定位技术，在工程测量中得到了广泛的应用，并发挥着主导作用。GPS具有全能性、全局性、全天候、连续性和实时性的精确三维导航定位功能，具有良好的抗干扰性和保密性。因此，GPS作业是公路工程控制和测量的理想方法。
关键词：GPS；公路工程；测量
我国经济建设的快速发展促进了中国公路网建设的不断发展。公路工程建设通常工期紧、任务重、精度要求高，尤其是公路、桥梁、隧道的施工，传统的测量仪器已不能满足现代公路建设的要求。GPS全球定位系统是一种新型的测量技术，可以全天候、高精度地对公路工程建设进行测量，极大地促进了公路网建设地籍测量的发展。它已广泛应用于大地测量、工程测量、地形测量等各个领域。
1 GPS测量的基本原理
GPS全球定位系统是一种基于距离交会法的卫星导航定位系统，主要由空间卫星群、地面监控系统和用户设备组成。GPS测量的基本原理是空间距离交会原理。也就是说假设地面上有三个无线电信号发射站，它们的位置坐标用xi，yi，zi表示（其中i=1，2，3）。在某一时刻，用户设备利用无线电测距原理测量用户设备到三个无线电信号发射站的距离为Ri（其中i=1，2，3），然后是用户设备的空间位置（xp、yp、zp）以三个发射器为球心，以测得的距离为半径，利用距离交会原理计算出。数学模型如下：
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对于两个无线电信号发射台，根据用户设备的大致位置，利用距离交会原理，可以测量出用户设备的平面位置。GPS全球定位系统的基本原理是将无线电信号发射站转变成太空中的卫星，从而形成一种卫星导航系统。其采用无线电测距交会定点原理就可根据地面上3个或以上用户设备测量出卫星的空间位置，而利用3个或3个以上卫星的已知空间位置，就可以测量出用户设备的空间位置。GPS全球定位系统采用的无线电测距交会定点原理，也适用于航空导航摄影、地形测量、船舶导航定位等领域。
2 GPS测量的技术特点
GPS优于传统测量仪器，主要是具有以下优点：
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图1 GPS测量技术特点
2.1测量站间的距离不需通视
在我国公路网建设中，测量站间的距离需要通视，一直是公路工程勘察中的一个技术难题。GPS系统采用的无线电交会定点原理，灵活避免了需要测量站间距离需要通视。然而，在GPS测量过程中，需要注意测量站应该安置在空旷的位置，能够有效地接收GPS信号。
2.2高测量精度
在公路工程勘察中，双频GPSRTK设备的静态基线解算精度为：3mm+1ppm；标高5mm+2ppm。GPS系统将随着测量距离的长度而更加精确，根据相关数据，如果测量基线小于50km，则固定误差小于10mm，测量基线为100-500km时，固定误差小于8mm。
2.3测量时间短
与传统的测量仪器相比，GPS建立控制网测量距离的时间一般在30-40分钟内，而采用GPS快速静态定位方法的时间更短。
2.4显示三维坐标
GPS全球定位系统可以在测量观测站平面位置的基础上，从地面精确测量观测站的实际高程，并显示出精确的三维坐标。
2.5操作简单
GPS全球定位系统是一种自动测量系统，而现当代很多的用户接收设备趋于小型化及简单化。测量人员只需将测点居中，测量天线的高度标准，然后打开电源即可自动测量。GPS全球定位系统利用数字软件系统对测量数据进行处理和分析，从而精确地将测量点以三维空间的形式显示出来。
2.6全天候测量
GPS全球定位系统可以在任何地点、任何时间、任何环境下进行测量。不受地域、时间和环境的影响，可以进行全天候的测量。
3 GPS技术在公路工程中的应用
GPS定位测量可以达到毫米级，测量精度高，定位速度快。它能快速响应数据，满足公路勘测的基本要求。动态测量技术是基于对载体的相应观测，并进行实时差分测量来进行相关测量。其基本工作原理是：在基站上安装GPS接收机进行数据观测，并将数据传输给用户观测站。用户观测站接收到信息后，利用相对定位的原理得到三维坐标，精度很高，并且精确度非常高。
3.1现场准备和测量
在采用动态测量的过程中，需要对线路进行可行性研究，并设计相应的方案。首先要在适当比例尺的地形图上拟定测量方案和现场需要解决的具体问题，并制定相应的方案。关键是确定路线的基本走向、道路交叉口位置、起止点，然后进行实地调查，以地形、村庄等影响路线的因素为重点进行调查，然后控制路线的位置，并记录每个控制点。外部工作的准备和调查是道路测量的第一步，有必要对线路的各种影响因素、条件和可能出现的问题进行详细的调查，为道路建设打下基础。
3.2控制网的设置与测量
道路施工应结合现场条件，设置合适的GPS点。一般来说，首级控制网络的设计是根据三角形网进行的，然后将基石埋在控制网点附近，基石的位置必须适当，现有或未来的道路交通不会受到影响。同时，道路设计必须符合国家规定和要求，确保坐标数据与国家坐标系相统一。在国家控制点和首级控制网的指导下，提高解算的精度和准确性。下一步是对数据进行处理和计算，以减少计算误差，提高计算精度。
4 公路工程GPS测量管理方法
4.1操控管理
GPS技术是基于计算机平台和GPS动态模型的综合应用。它集成了空间信息、公路结构、区域环境、数据资源等，建立了符合计算机操作标准的可视化模型。与传统的公路结构相比，GPS公路模型实现了多样化的转变，为用户提供了更加全面的操作平台，利用数据系统进行智能化的数字控制，对公路空间进行精细的分析和处理。同时，作为信息测量的一部分，公路信息转换具有广泛的控制价值。通过优化科技转化模式，进一步实现公路交通发展转化机制建设。
4.2数字化管理
目前，GPS技术主要应用于公路测量、公路测绘、水文测量等工作中。利用计算机完成图像处理，建立了具有视觉特性的数字化平台。在公路建模的发展趋势下，GPS技术是公路可视化建设的主要技术。利用GPS平台实现数据集成运算，降低了公路结构转换的难度，进一步掌握了公路区域的原始数据，为可视化模型的构建提供了参考。因此，有必要掌握GPS平台的数字化方法，消除公路结构的安全隐患，提高整个模型的运行效率。
4.3技术管理
面对公路测量信息化的发展趋势，有必要掌握信息技术的应用要点，提出切实可行的公路测量模式。我国公路运输的快速发展为国民经济的建设和发展提供了全面保障，为进一步优化资源利用机制，结合公路勘测存在的问题，总结了公路勘测的技术要点，提出了切实可行的开发建设对策。在GPS测量机制的指导下，要引导交通运输建立科技测量模式，根据资源分布和发展要求进行综合调度。
5 结语
GPS测量技术的出现和发展极大地促进了地籍测量，地籍测量在大地测量、工程测量、地形测量等领域得到了广泛的应用。与传统的测量仪器相比，GPS具有无需通视、高精度、测量时间短、显示三维坐标、操作简单、全天候测量等优点。特别适用于地形复杂、测量困难的公路工程区，数据结果全自动化，大大提高了测量效率和结果质量，在公路建设中有着广阔的发展前景。
参考文献：
[1]李华军.浅谈GPS在公路工程应用中的常见问题分析[J].地球,2015,000(012):159-159,177.
[2]李含宁.GPS系统在公路工程控制测量中的应用[J].房地产导刊,2019,000(012):111.
[3]张林.GPS测量技术在公路施工中的应用研究[J].信息周刊,2020,000(009):P.1-1.
[4]严瑞.GPS在公路桥梁施工控制测量中的应用[J].智能城市,2020,v.6(05):200-201.
[5]李严军.谈GPS在公路工程测量中的应用[J].黑龙江交通科技,2019,042(004):68-69.
[6]董雪.GPS在公路桥梁施工控制测量中的应用核心思路[J].居舍,2020(01):175-175.