摘要：論述GPS技術在公路工程領域的應用現狀及其意義，并結合實際問題展望其應用前景。
　　關鍵詞：測量定位；GPS，公路工程；
　　全球定位系統在公路工程測量中的應用，在最近幾年得到迅速的推廣和應用，這主要依賴于GPS系統可以向全球用戶全天候連續提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術參數。我們首先先了解一下GPS系統的組成，在測量領域的應用特點，進而對其在公路工程測量中的應用做說明。
　　一、GPS系統介紹
　　GPS，即全球衛星定位系統，是美軍于20世紀70年代初在“子午儀衛星導航定位”技術上發展起來的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優勢的導航定位、定時、測速系統。由于GPS技術所具有的全天後、高精度、和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設，國防建設和社會發展的各個應用領域。
　　GPS系統組成是由GPS三大子系統構成：空間衛星系統、地面監控系統、用戶接受系統。
　　（1）空間衛星系統，GPS的空間衛星群由24顆高約20萬公里的GPS衛星群組成，并均勻分布在6個軌道面上，各平面之間交角為60度，軌道和地球赤道的傾角為55度，衛星的軌道運行周期為11小時58分，這樣可以保證在任何時間和任何地點地平線以上可以接收到4到11顆GPS衛星發送出的信號。
　　（2）地面控制系統，GPS的地面控制系統包括一個主控站、三個注入站和五個監測站，主控站的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據計算衛星的星歷和衛星鐘的改正參數等并將這些數據通過注入站注入到衛星中去；同時還對衛星進行控制，向衛星發布指令，調度備用衛星等。監控站的作用是接收衛星信號，監測衛星工作狀態。注入站的作用是將主控站計算的數據注入到衛星中去。GPS地面控制系統主要設立在大西洋、印度洋、大平洋和美國本土。
　　（3）GPS的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機、氣象儀器等組成，其作用是接收GPS衛星發出的信號，利用信號進行導航定位等。
　　二、GPS測量的特點
　　1、定位精度高
　　一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀稱精度為5mm+5ppm。GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增加，GPS測量優越性愈加突出，大量的實驗證明，在小于50KM的基線上，其相對定位精度可達12×10-6，而在100km～500km的基線上可達10-6～10-7。
　　2、測站之間無須通視
　　測站間相互通視一直是測量學的一大難題，尤其地形復雜的地區，對于測量技術人員來說找取通視點尤為困難，GPS的出現，它的一大特點就是測站之間無須通視，使得選點更加靈活方便，但是測站點附近必須保證寬闊，這樣接收信號會比較好些。
　　3、操作簡便
　　GPS測量的自動化程度很高。目前GPS接收機已經趨于小型化和智能操作簡單化，觀測人員無須很高技術水平，只需將天線對中、整平，量取天線高，打開電源即可進行自動觀測，利用數據處理軟件對數據進行處理即求得測點的三維坐標，而其他的觀測工作如衛星的捕獲、跟蹤觀測等均由一起自動完成。
　　三、GPS技術在工程施工領域的應用分析
　　近年來，交通和建筑系統等部門都引進了GPS接收機，促進了GPS技術在我國的發展，制定了《全球定位系統城市測量技術規程》CJJ73-79和《全球定位系統（GPS）測量技術規范》CH2001-92等標準。GPS技術在工程施工領域的應用主要表現在公路、橋梁、隧道的等的測量及定位控制。
　　1、布設公路勘測控制網
　　目前，公路路線GPS網的施測方案基本有兩個：一是所有路線控制點全部采用GPS施測，即沿路線縱向每隔500m~1000m布設一個GPS點，相鄰GPS點間相互通視，二是沿路線縱向每隔5km~10km布設一對GPS點（一個做控制點，一個做方向點），作為路線的基本控測，在此基礎上，中間在進行紅外測距導線加密。
　　2、公路的橫、縱斷面放樣和土石方數量計算
　　縱斷面放樣時，先把需要放樣的數據輸入到電子手簿中（如：各變坡點樁號、直線正負坡度值、豎曲線半徑），生成一個施工測設放樣點文件，并儲存起來，隨時可以到現場放樣測設。
　　橫斷面放樣時，先確定出橫斷面形式（填、挖、半填半挖），然后把橫斷面設計數據輸入到電子手簿中（如邊坡坡度、路肩寬度、路幅寬度、超高、加寬、設計高），生成一個施工測設放樣點文件，儲存起來，并隨時可以到現場放樣測設。同時軟件可以自動與地面線銜接進行“戴帽”工作，并利用“斷面法”進行土石方數量計算。通過繪圖軟件，可繪出沿線的縱斷面和各點的橫斷面圖。
　　3、橋梁結構放樣
　　對于在江河上修建的大跨經橋梁，采用傳統光學儀器和全站儀來定位是比較困難的，因為江面過寬、霧氣較大、易造成儀器讀數誤差。另外，天氣情況變化多端、觀測浮標位置漂浮不定，影響定位精度。但GPS采用的是空間三點后方距離交會法原理來定位，不受江面外界情況干擾，點與點之間不要求通視，大大提高了作業效率。它的平面坐標定位精度在5mm±1ppm左右，基線長度有幾米到幾十公里，符合橋梁控制網的精度要求。
　　四、實時動態（RTK）定位有快速靜態定位和動態定位兩種測量模式，兩種定位模式相結合，在公路工程中的應用可以覆蓋公路勘測、施工放樣、監理和GIS（地理信息系統）前端數據采集。
　　4.1快速靜態定位模式。要求GPS接收機在每一流動站上，靜止的進行觀測。在觀測過程中，同時接收基準站和衛星的同步觀測數據，實時解算整周未知數和用戶站的三維坐標，如果解算結果的變化趨于穩定，且其精度已滿足設計要求，便可以結束實時觀測。一般應用在控制測量中，如控制網加密；若采用常規測量方法（如全站儀測量），受客觀因素影響較大，在自然條件比較惡劣的地區實施比較困難，而采用RTK快速靜態測量，可起到事半功倍的效果。單點定位只需要5-10min（隨著技術的不斷發展，定位時間還會縮短），不及靜態測量所需時間的五分之一，在公路測量中可以代替全站儀完成導線測量等控制點加密工作。
　　4.2動態定位測量前需要在一控制點上靜止觀測數分鐘（有的儀器只需2～10s）進行初始化工作，之后流動站就可以按預定的采樣間隔自動進行觀測，并連同基準站的同步觀測數據，實時確定采樣點的空間位置。目前，其定位精度可以達到厘米級。
　　動態定位模式在公路勘測階段有著廣闊的應用前景，可以完成地形圖測繪、中樁測量、橫斷面測量、縱斷面地面線測量等工作。測量2～4S，精度就可以達到1～3cm，且整個測量過程不需通視，有著常規測量儀器（如全站儀）不可比擬的優點。
　　五、推廣建議
　　5.1、GPS靜態定位技術和動態定位技術相結合的方法可以高效、高精度地完成公路平面控制測量。
　　5.2、生產過程中采用常規方法和GPS技術相結合生產流程可以極大地提高生產效率。
　　5.3、隨著GPS技術特點是RTK技術的發展，各個廠家相繼推出了具有自主專利技術的儀器，其初始化時間越來越短，跟蹤能力也越來越強，精度越來越高，可靠性越來越強，有著良好的性價比，在勘察設計單位具有代替全站儀的趨勢，單位設備更新時應考慮這一因素。
　　5.4、GPS技術在公路測量中的應用，是公路測量的一項革命性的技術革新，它將對傳統的作業理念予以更新。
　　六、結束語
　　GPS全球定位系統（GlobalpositioningSys-tem）是美軍發展建設的具有全球性、多用途、全天候優勢的導航定位、定時、測速系統。目前，全球定位系統已廣泛應用于工程建設和軍事等眾多領域中，在我國公路工程測量中的應用還剛剛起步，相信隨著我國經濟的發展，GPS技術應用研究的逐步深入，GPS在現代公路建設中必將發揮更大的作用。
　　參考文獻：
　　【1】李貴兵，GPS測量技術在公路建設中的應用特點探討。中國新技術新產品。工程技術，2010
　　【2】徐貴南，GPS在公路工程控制測量中的應用，鐵道勘測與設計。2010.01.
　　【3】金玲玲,GPS在高速公路工程測量中的應用。安徽建