文獻(xiàn)綜述GPS在道路測量中的應(yīng)用

專業(yè)文獻(xiàn)綜述專業(yè)文獻(xiàn)綜述 GPS 在道路測量中的應(yīng)用在道路測量中的應(yīng)用 前言前言 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長以及西部大開發(fā)的實(shí)施 我省的高等級公路建設(shè)迎來前 所末有的發(fā)展機(jī)遇 目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備 但常規(guī)測量方 法受橫向通視和作業(yè)條件的限制 作業(yè)強(qiáng)度大 且效率低 大大延長了設(shè)計(jì)周期 勘測技 術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造 在目前的技術(shù)條件下引入 GPS 技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選 段志 彪 祝紹朋 在 GPS 在道路測量中的應(yīng)用 一文中說到 GPS 作為一項(xiàng)高新技術(shù) 具有全天 候 高精度 速度快等顯著特點(diǎn) 在建筑 交通運(yùn)輸?shù)仍S多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用 簡述了 GPS 測量技術(shù)的發(fā)展?fàn)顟B(tài) 介紹了 GPS 測量用于道路測設(shè)中的控制測量 路線樁 點(diǎn)實(shí)時(shí)放樣測量 通過利用 GPS 進(jìn)行高程測量結(jié)果與水準(zhǔn)測量結(jié)果進(jìn)行對比分析 最后 GPS 測量作出了總結(jié) 當(dāng)前 用 GPS 靜態(tài)或快速靜態(tài)方法建立沿線總體控制測理 為勘測 階段測繪帶狀地形圖 路線平面 縱面測量提供依據(jù) 在施工階段為橋梁 隧道建立施工 控制網(wǎng) 這僅僅是 GPS 在公路測量中應(yīng)用的初級階段 其實(shí) 公路測量的技術(shù)潛力蘊(yùn)于 RTK 實(shí)時(shí)動態(tài)定位 技術(shù)的應(yīng)用之中 RTK 技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用 有著非常廣闊的前 景 1 關(guān)鍵詞 GPS 道路 應(yīng)用 主題主題 GPS 技術(shù)應(yīng)用于公路測量是公路外業(yè)勘測的一項(xiàng)重大技術(shù)革命 其應(yīng)用及開發(fā)的 前景十分廣闊 尤其是實(shí)時(shí)動態(tài) RTK 定位技術(shù)在公路測量中蘊(yùn)含著巨大的技術(shù)潛力 GPS 技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用及其對公路勘測的巨大推進(jìn)作用 一 一 GPS 技術(shù)應(yīng)用在道路測量中的方法技術(shù)應(yīng)用在道路測量中的方法 段志彪 祝紹朋 在 GPS 在道路測量中的應(yīng)用 提到具體作業(yè)方法是設(shè)置 GPS 基準(zhǔn) 站一臺 并將一些必要的數(shù)據(jù) 如坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換參數(shù) 預(yù)設(shè)精度指標(biāo) 基準(zhǔn)站坐標(biāo)等輸入 GPS 手薄 一臺或多臺 GPS 流動站在若干個(gè)待測點(diǎn)上設(shè)站 基準(zhǔn)站與流動站同時(shí)接收衛(wèi)星 信號 同時(shí)基準(zhǔn)站通過電臺將其觀測值和設(shè)站信息一起傳送給流動站 流動站將接收到的來 自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)及 GPS 觀測數(shù)據(jù) 組成差分觀測值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理 他通過這個(gè)方法 總 結(jié)出了以下幾個(gè)方面 1 應(yīng)用 GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)施測控制面積大 等級高的控制網(wǎng) 效率 高 精度高 不受距離限制 一般不受天氣狀況的影響 可以全天候作業(yè) 2 利用 GPS RTK 技術(shù)放樣時(shí) 其精度滿足相關(guān)技術(shù)要求 速度快 效率高 大大降低了作業(yè)人員的勞動強(qiáng) 度 但有濃密遮擋物時(shí) 其接收衛(wèi)星及基準(zhǔn)站電臺信號會受到極大的影響 這在某種程度上制 約了其廣泛應(yīng)用 3 在高差異常變化較緩慢 無較大起伏變化 其形狀可視為平面的地區(qū) 采用聯(lián)測已知的水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行 GPS 高程擬合計(jì)算 GPS 高程擬合成果可達(dá)到四等水準(zhǔn)的精度 2 張寶峰 葉聲華 許智欽 王宇華 鄭義忠在 GPS 在交通道路測量中的應(yīng)用 說到采用 系統(tǒng)誤差修正技術(shù) 對周期累計(jì)誤差和細(xì)分誤差同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償 能夠使光柵納米測量系統(tǒng)的精 度實(shí)現(xiàn)從亞微米級到納米級的突破 是實(shí)現(xiàn)光柵納米測量的關(guān)鍵技術(shù)之一 3 二 二 GPS 在道路測量中應(yīng)用中應(yīng)注意的問題 在道路測量中應(yīng)用中應(yīng)注意的問題 謝知恩 徐平良 蘭啟貴在 GPS 技術(shù)運(yùn)用于公路測量時(shí) 應(yīng)解決好的三個(gè)問題 中 基于作者多年的 GPS 數(shù)據(jù)處理經(jīng)驗(yàn) 提出了 GPS 應(yīng)用于長距離公路測量時(shí) 在布網(wǎng) 基 線解選用 投影補(bǔ)償面確立等三個(gè)過程中的一些問題和解決方法 他提出對于一般的工程 測量 GPS 網(wǎng)的內(nèi)附合精度主要取決于其觀測精度 對中情況 觀測時(shí)間長短 和基線 解算精度 GPS 基線實(shí)際上是向量 同時(shí)具有邊長 方位 不同于方位角 等信息 一 條基線的質(zhì)量好壞 不會以水平 或垂直 夾角的形式去影響另一條相鄰的基線 這一點(diǎn) 與常規(guī)測量不同 也正是這樣的不同 大大地提高了 GPS 網(wǎng)的精度 GPS 基線解要么不 合格 一旦合格 所組成的網(wǎng)的精度就會非常的好 所以 常規(guī)測量中強(qiáng)調(diào)的網(wǎng)形 多余 觀測值等 就顯得沒有太大的必要了 4 三 三 GPS 技術(shù)在公路測量中的技術(shù)在公路測量中的用途用途 GPS 控制網(wǎng)的應(yīng)用控制網(wǎng)的應(yīng)用 建立公路 GPS 控制網(wǎng)后 共主要用途可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 1 公路航測成圖時(shí)要有相應(yīng)的控制依據(jù) 可用 GPS 控制網(wǎng)控制航向和區(qū)域?qū)挾?2 在用其 他方法測圖時(shí) GPS 控制網(wǎng)可選用首級控制和圖根控制來應(yīng)用 3 在公路勘測階段 可以 GPS 控制網(wǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行放線及構(gòu)造物的施放 可大大提高測設(shè)精度及原始數(shù)據(jù)的提取精度 4 在施工階段 根據(jù)設(shè)計(jì)要求可以 GPS 控制網(wǎng)進(jìn)行實(shí)地放線及構(gòu)造物的放樣 5 在改造公 路時(shí) 利用 GPS 控制網(wǎng)可以對公路進(jìn)行有效的改造 張寶峰 葉聲華 許智欽 王宇華 鄭義忠 在 GPS 在交通道路測量中的應(yīng)用 提出 1 50 000 量級的基礎(chǔ)地理信息是我國最重要和 最基本的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)集 對我國的各方面的發(fā)展都有著不可忽視的作用 交通道路的測 量和數(shù)據(jù)采集是建立 1 50 000 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵之一 將 GPS 應(yīng)用于交通道路的 測量 可以充分發(fā)揮 GPS 全球性 全天候 高精度 三維定位等優(yōu)點(diǎn) 快速實(shí)現(xiàn)交通 道路的測量和相關(guān)數(shù)據(jù)采集 通過研究和現(xiàn)場試驗(yàn)證明 采用差分 GPS 技術(shù)不僅可行 而 且有著其它方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn) 5 RTK 在道路測量中的應(yīng)用在道路測量中的應(yīng)用 浦曉東 楊國東在 RTK GPS 技術(shù)及其在道路測量中的應(yīng)用 一文中說到 RTK 技術(shù) 的出現(xiàn) 使得野外實(shí)時(shí)測量精度達(dá)到 cm 級別 RTK 測量具有實(shí)時(shí)性好 精度高 速度 快等優(yōu)點(diǎn) 是常規(guī)測量所無法比擬的 因此 RTK GPS 已經(jīng)作為快速采集數(shù)據(jù)與定位的有 效工具 本文主要從 RTK 技術(shù)在測量中的工作模式 數(shù)據(jù)鏈的結(jié)構(gòu) 技術(shù)特點(diǎn) RTK 作業(yè)步驟 RTK 成果精度影響因素等方面 進(jìn)一步討論其在實(shí)際道路測量中的控制測量 線路勘測 中線測量 施工放樣等方面的應(yīng)用 他提出了 RTK 在道路測量中的重要應(yīng)用 1 控制測量在道路的設(shè)計(jì)路線上做控制測量時(shí) 如果選擇合適的數(shù)據(jù)鏈方案 RTK 技術(shù) 就可在長邊靜態(tài)測量中效果明顯 當(dāng)邊長超過 20 km 時(shí) 流動站觀測 15 30 mim 后 就會 發(fā)現(xiàn)解開始趨向穩(wěn)定 如果連續(xù) 10 min 內(nèi) 3 維坐標(biāo)分量的最大變動不會超過 5 m D 且最 后 5 min 內(nèi)的互差小于 2 mD 時(shí) 用戶可以根據(jù)具體的實(shí)際需要 決定是否要繼續(xù)測量 可 知 RTK 在技術(shù)上可以杜絕成果返工的情況 可以提高成果的完工效率 2 線路勘測作為 測量工作者來說 測量工作始終要遵循先控制后加密的測圖原則 工作量相當(dāng)大 而 RTK 作業(yè) 可在地形地物上以 2 5 s 一點(diǎn)的速度直接獲取 3 維坐標(biāo) 再由數(shù)字化成圖軟件系統(tǒng) 將坐標(biāo) 高程與有關(guān)的點(diǎn)屬性編碼綜合處理 這樣就形成了數(shù)字化地形圖而直接用于線路 的選取與設(shè)計(jì) 但有時(shí)候會碰到少量的地物點(diǎn)被遮擋后應(yīng)該怎樣處理的問題 現(xiàn)在 RTK GPS 控制器系統(tǒng)軟件中的 COG O 坐標(biāo)幾何 功能就能很好地解決這樣的問題 再進(jìn)一步 我們還可以利用坐標(biāo)幾何的功能 用線 線交點(diǎn) 線 距正交等方法間接算出所求點(diǎn)的坐 標(biāo) 3 中線測量與施工放樣利用 RTK GPS 功能 我們可以實(shí)現(xiàn) 1 在不同方向的 2 條 路線上各測 2 點(diǎn) 求解其交點(diǎn)的坐標(biāo)并立即放樣到實(shí)地上 2 由實(shí)測或者設(shè)計(jì)的 2 點(diǎn)所 定義的直線及圓心坐標(biāo)與半徑 立即算出 ZY 點(diǎn) 直圓點(diǎn) 坐標(biāo)并放樣到實(shí)地 3 由某路線 實(shí)測的 2 交點(diǎn)坐標(biāo) 立即算出路線設(shè)計(jì)里程 4 由已知圓的 2 個(gè)端點(diǎn)及圓心或半徑 將其 N 等分并放樣到實(shí)地 5 由起點(diǎn)里程與方位角所定義的直線 按里程立即算出百米樁的坐 標(biāo)并放樣到實(shí)地 6 由實(shí)地 3 點(diǎn)確定一個(gè)圓的半徑與圓心坐標(biāo) 并立即放樣到實(shí)地 利用 道路測設(shè)專用程序 使設(shè)計(jì) 測設(shè) 施工一體化 首先由道路設(shè)計(jì)軟件計(jì)算出道路工程項(xiàng) 目中關(guān)鍵的幾何坐標(biāo) 并定義它們的平面和高程基準(zhǔn)值 把信息存放在專用信息卡上 在野 外 根據(jù)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)給出的測站與偏差值完成有關(guān)的樁位測設(shè)與標(biāo)定 在整個(gè)作業(yè)過程中 利 用軟件進(jìn)行點(diǎn)位坐標(biāo)的計(jì)算 并引導(dǎo)放樣工作的全過程 他最后還說 RTK 技術(shù)是 GPS 定 位技術(shù)的一個(gè)新的里程碑 6 它不僅具有 GPS 技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn) 而且可以實(shí)時(shí)獲得觀測結(jié)果及精度 大大地提高了作業(yè) 效率并開拓了 GPS 新的應(yīng)用領(lǐng)域 通過實(shí)際工作得到了以下的結(jié)論 1 研究表明由于載波 相位測量 差分處理技術(shù) 整周未知數(shù) 快速求解技術(shù)以及移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)的融合 使 RTK 在精度 速度 實(shí)時(shí)性上達(dá)到了完滿的結(jié)合 并使得 RTK GPS 定位技術(shù)大大 發(fā)展了它的應(yīng)用范圍 2 RTK GPS 在道路勘測 設(shè)計(jì)和施工放樣中有了廣泛的應(yīng)用 同 時(shí)也是一個(gè)值得重視和開發(fā)的技術(shù) 3 實(shí)踐表明在 RTK GPS 作業(yè)中 數(shù)據(jù)通訊是作業(yè)的 薄弱環(huán)節(jié) 如何使選擇的調(diào)制器配置滿足使用者的實(shí)際需求 是一個(gè)值得商榷的問題 四 四 GPS 技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn) 目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備 但常規(guī)測量方法受橫向通視和 作業(yè)條件的限制 作業(yè)強(qiáng)度大 且效率低 大大延長了設(shè)計(jì)周期 利用 GPS 測量能克服上 述列舉的缺陷 并提高作業(yè)的效率 減輕勞動強(qiáng)度 保證了各級公路測設(shè)質(zhì)量 相對于以 往測量來說 丁敬祥在 GPS 在道路測量中的應(yīng)用 中對 GPS 測量的主要特點(diǎn)及道路測 量中采用 GPS 進(jìn)行控制測量及放樣的優(yōu)勢進(jìn)行了分析 介紹了 GPS 在道路測量中的應(yīng)用 情況及實(shí)踐方法 他提出了 GPS 測量的特點(diǎn) 相對于經(jīng)典測量學(xué)來說 GPS 測量主要有 以下特點(diǎn) 1 測站之間無需通視 測站間相互通視一直是測量學(xué)的難題 GPS 這一特點(diǎn) 使得選點(diǎn)更加靈活方便 但測站上空必須開闊 以使接收 GPS 衛(wèi)星信號不受干擾 2 定位精度高 一般雙頻 GPS 接收機(jī)基線解精度為 5mm 1ppm 而紅外儀標(biāo)稱精度為 5mm 5ppm GPS 測量精度與紅外儀相當(dāng) 但隨著距離的增長 GPS 測量優(yōu)越性愈加突 出 大量實(shí)驗(yàn)證明 在小于 50 公里的基線上 其相對定位精度可達(dá) 12 10 6 而在 100 500 公里的基線上可達(dá) 10 6 10 7 3 觀測時(shí)間短 在小于 20 公里的短基線上 快速相對定位一般只需 5 分鐘觀測時(shí)間即可 4 提供三維坐標(biāo) GPS 測量在精確測定 觀測站平面位置的同時(shí) 可以精確測定觀測站的大地高程 5 操作簡便 GPS 測量的自 動化程度很高 在觀測中測量員的主要任務(wù)是安裝并開關(guān)儀器 量取儀器高和監(jiān)視儀器的 工作狀態(tài) 而其它觀測工作如衛(wèi)星的捕獲 跟蹤觀測等均由儀器自動完成 6 全天候作 業(yè) GPS 觀測可在任何地點(diǎn) 任何時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行 一般不受天氣狀況的影響 7 五 五 GPS 在道路測量中的發(fā)展前景 在道路測量中的發(fā)展前景 首先 GPS 作業(yè)有著極高的精度 它的作業(yè)不受距離限制 非常適合于國家大地點(diǎn)破 壞嚴(yán)重地區(qū) 地形條件困難地區(qū) 局部重點(diǎn)工程地區(qū)等 其次 GPS 測量可以大大提高 工作及成果質(zhì)量 它不受人為因素的影響 整個(gè)作業(yè)過程全由微電子技術(shù) 計(jì)算機(jī)技術(shù)控 制 自動記錄 自動數(shù)據(jù)預(yù)處理 自動平差計(jì)算 第三 GPSRTK 技術(shù)將徹底改變公路 測量模式 RTK 能實(shí)時(shí)地得出所在位置的空間三維坐標(biāo) 這種技術(shù)非常適合路線 橋 隧 勘察 它可以直接進(jìn)行實(shí)地實(shí)時(shí)放樣 中樁測量 點(diǎn)位測量等 第四 GPS 測量可以 極大地降低勞動作業(yè)強(qiáng)度 減少野外砍伐工作量 提高作業(yè)效率 一般 GPS 測量作業(yè)效 率為常規(guī)測量方法的 3 倍以上 第五 GPS 高精度高程測量同高精度的平面測量一樣 是 GPS 測量應(yīng)用的重要領(lǐng)域 特別是在當(dāng)前高等級公路逐漸向山嶺重丘區(qū)發(fā)展的形勢下 往往由于這些地區(qū)地形條件的限制 實(shí)施常規(guī)的幾何水準(zhǔn)測量有困難 GPS 高程測量無疑 是一種有效的手段 全球定位系統(tǒng) GPS 是美國陸?？杖娐?lián)合研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng) 具 有全球性 全天侯 連續(xù)性 實(shí)時(shí)性導(dǎo)航定位和定時(shí)功能 能為各類用戶提供精密的三維坐 標(biāo) 速度和時(shí)間 單點(diǎn)導(dǎo)航定位與相對測地定位是 GPS 應(yīng)用的兩個(gè)方面 而對常規(guī)測量而 言相對測地定位是主要的應(yīng)用方式 8 六 個(gè)人六 個(gè)人 建立 單基準(zhǔn)站 模式 測量前臨時(shí)在公路附近選取一點(diǎn)作為基準(zhǔn)站 并在數(shù)據(jù)采集前采用靜態(tài)測量方法將其與國家 GPSA B 級網(wǎng)點(diǎn)相聯(lián)測 GPS A B 級網(wǎng) 點(diǎn)可直接作為基準(zhǔn)點(diǎn) 對選取基準(zhǔn)站的要求是四周開闊 無遮擋 少干擾 可避免多 路徑效應(yīng) 交通方便等 以利于 GPS 觀測 坐標(biāo)精度應(yīng)優(yōu)于 015 m 流動站 GPS 接收機(jī)天 線應(yīng)置于汽車頂部中央 無遮擋 且要固定好 測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理 坐標(biāo)變換等 即可加入 1 50 000 基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫 七 總結(jié)七 總結(jié) 公路設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn) CAD 化 建立勘測 設(shè)計(jì) 施工 后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈 公路 勘測設(shè)計(jì) 內(nèi)外業(yè)一體化 GPS 在公路勘測中的應(yīng)用 對高等級公路的勘測手段和作業(yè)方法 產(chǎn)生了革命性的變革 極大地提高了勘測精度和勘測效率 特別是實(shí)時(shí)動態(tài) RTK 定位技術(shù)將 在公路勘測 施工和后期養(yǎng)護(hù) 管理方面有著廣闊的應(yīng)用前景 為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶