摘要：在測量領域，GPS系統已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量以及地形測量等各個方面。本文將以廣州市的省公路路網項目為例，概略敘述GPS系統在公路工程控制測量中的應用。
　　關鍵詞：GPS測量，公路工程，應用
　　引言
　　隨著GPS測量技術的發展,測繪領域的作業方法更是發生了歷史性的變革。GPS測量通過接收衛星發射的信號并進行數據處理，從而求定測量點的空間位置，以其全天候、自動化、高精度、高效益等顯著特點贏得了廣大測繪工作者的信賴，現已成功應用于工程測量、航空攝影測量、工程變形測量、資源調查等諸多領域。
　　在公路工程建設過程中，用GPS靜態或快速靜態方法建立沿線總體控制測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測量提供依據；在施工階段能夠為橋梁、隧道建立施工控制網，但這僅僅是GPS在公路工程應用領域的初級階段。
　　一、GPS測量模式
　　隨著GPS技術的進步和接收機的迅速發展，GPS在測量定位領域已得到了較為廣泛的應用。但是，針對不同的領域和用戶的不同要求，需要采用的具體測量方法是不一樣的。一般來說，GPS測量模式可分為靜態測量和動態測量兩種模式，而靜態測量模式又分常規靜態測量模式和快速靜態測量模式，動態測量模式分準動態測量模式（后處理動態，走走停停）和實時動態測量模式，實時動態測量模式分DGPS和RTK方式。下面分別介紹如下：
　　1、常規靜態測量
　　這種模式采用兩臺(或兩臺以上)GPS接收機，分別安置在一條或數條基線的兩端，同步觀測4顆以上衛星，每時段根據基線長度和測量等級觀測45分鐘以上的時間。這種模式一般可以達到5mm十1ppm的相對定位精度。常規靜態測量常用于建立全球性或國家級大地控制網，建立地殼運動監測網、建立長距離檢校基線、進行島嶼與大陸聯測、鉆井定位及精密工程控制網建立等。
　　2、快速靜態測量
　　這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機依次到各待測測站，每測站觀測數分鐘。這種模式常用于控制網的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km。
　　3、準動態測量
　　這種模式是在一個已知測站上安置一臺GPS接收機作為基準站，連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站，每測站觀測幾個歷元數據。這種方法不同于快速靜態，除了觀測時間不一樣外，它要求移動站在搬站過程中不能失鎖，并且需要先在已知點或用其它方式進行初始化（采用有OTF功能的軟件處理時例外）。這種模式可用于開闊地區的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。需要注意的是這種方法要求在觀測時段內確保有5顆以上衛星可供觀測；流動點與基準點相距應不超過20km。
　　另外，有一種連續動態測量，也屬于這種模式。這種測量是在一個基準點安置接收機連續跟蹤所有可見衛星。流動接收機在初始化后開始連續運動，并按指定的時間間隔自動記錄數據。這種方法常用于精密測定運動目標的軌跡、測定道路的中心線、剖面測量、航道測量等。
　　4、實時動態測量：DGPS和RTK
　　前面講述的測量方法都是在采集完數據后用特定的后處理軟件進行處理，然后才能得到精度較高的測量結果。而實時動態測量則是實時得到高精度的測量結果。這種模式具體方法是：在一個已知測站上架設GPS基準站接收機和數據鏈，連續跟蹤所有可見衛星，并通過數據鏈向移動站發送數據。移動站接收機通過移動站數據鏈接收基準站發射來的數據，并在機進行處理，從而實時得到移動站的高精度位置。
　　DGPS通常叫做實時差分測量，精度為亞米級到米級，這種方式是基準站將基準站上測量得到的RTCM數據通過數據鏈傳輸到移動站，移動站接收到RTCM數據后，自動進行解算，得到經差分改正以后的坐標。
　　RTK則是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS測量，它是GPS測量技術發展中的一個新突破。它的工作思路與DGPS相似，只不過是基準站將觀測數據發送到移動站（而不是發射RTCM數據），移動站接收機再采用更先進的在機處理方法進行處理，從而得到精度比DGPS高得多的實時測量結果。這種方法的精度一般為2厘米左右。
　　二、ＧＰＳ在城市公路工程中的應用
　　ＧＰＳ在公路路工程中的應用，目前主要是用于建立各種公路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用ＧＰＳ技術建立線路首級高精度控制網，如廣東省目前在建的高速公路就是利用ＧＰＳ建立了首級控制網，然后用常規方法布設導線加密。實踐證明，在幾十千米范圍內的點位誤差只有２ｃｍ左右，達到了常規方法難以實現的精度，同時也大大提前了工期。ＧＰＳ技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構成較強的網形，提高點位精度，同時對檢測常規測量的支點也非常有效。如在廣州大橋的建設中，首先用常規方法建立了高精度邊角網，然后利用ＧＰＳ對該網進行了檢測，ＧＰＳ檢測網達到了毫米級精度，與常規精度網相比其符合性較好。ＧＰＳ技術在隧道測量中具有廣泛的應用前景，ＧＰＳ測量無需通視，減少了常規方法的中間環節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。
　　差分動態ＧＰＳ在道路勘測方面主要應用于數字地面模型的數據采集、控制點的加密、中線放樣、縱斷面測量以及無需外控點的機載ＧＰＳ航測等方面。ＧＰＳ測量包含有三維信息，可用于數字地面模型的數據采集、中線放樣以及縱斷面測量。在中線平面位置放樣的同時，可獲得縱斷面，在中線放樣中需實時把基準站的數據由數據鏈傳到移動站，從而提供移動站的實時位置。由于ＧＰＳ儀器不像經緯儀那樣可以指示方向，因此需與計算機輔助設計系統相結合，從而可在計算機屏幕上看到目前位置與設計坐標的差異。
　　ＧＰＳ在測量作業時有４種主要作業模式：靜態相對定位；快速靜態相對定位；準動態相對定位；動態相對定位。
　　在公路路線測量中主要運用動態相對定位中的實測動態測量，即ＲＴＫ。實時動態（ＲｅａｌＴｉｍｅＫｉｎｅｍａｔｉｃ，ＲＴＫ）測量技術。ＲＴＫ是以載波相位觀測為根據的實時差分ＧＰＳ測量技術。它是ＧＰＳ測量技術中的一個新突破。現在實時動態測量中的動態測量方法的精度已達到２ｍｍ。
　　由于ＧＰＳ測量這一新技術的突破使ＧＰＳ在公路的測量和施工放線中有較大的應用前景。在公路路線測量中可用ＧＰＳ測設中樁及中樁高程和高精度的測量中樁橫斷面，解決了公路中樁橫斷面測量精度低的問題。
　　ＧＰＳ在山嶺重丘區的橋梁測量應用也非常廣泛。由于無需通視，且橋梁中心線的坐標可事先在計算機中算好，可一次完成橋梁中心線在地面的標定和地面高程的采集，提高了橋軸斷面的測量精度。
　　三、小結
　　由于ＧＰＳ測量的是三維坐標，因此也相應地解決了公路中樁的高程測量，ＧＰＳ將在道路工程測量和施工放線中有廣闊的應用前景。