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[摘要]近年来，GPS测量技术凭借其全球性、全能性、全天候的导航定位、定时及测速优势，得到了众多领域发展建设的青睐。本文从GPS测量技术的原理及有关方法着手，分析和介绍了GPS测量技术在道路工程测量中的相关应用，以供同行参考。
[关键词]GPS系统 测量 应用
[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-143-1
1 GPS测量技术的原理
GPS测量技术的基本原理是以测量中的距离交会定点原理为相关依据的，通过空间分布的卫星及其与地面测量点之间距离的相互交会，从而获取地面测量点的三维坐标位置。GPS测量技术工作原理的理解可以分为绝对定位和相对定位两种。
1.1绝对定位原理
视GPS卫星为己知点，在待测点设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗或3颗以上的卫星所发出信号时，对其所测得数据进行处理和计算。从而求得该时刻接收机测站点到卫星距离，并根据卫星星历查到该时刻3颗卫星三维坐标，再由相关公式求得待测点三维坐标。再加上，GPS系统能保证地球上任意一点在任意时刻都可以同时观测到4颗卫星，为GPS卫星对相关观测点的经纬度及高度的采集提供了保证。
1.2相对定位原理
用两台GPS用户接收机分别安置于测量基线的两端，对相同的GPS卫星进行同步观测，从而测量基线的端点在WGS一84坐标系中的相对位置。
2 GPS测量的方法
GPS的测量方法主要取决于GPS测量的作业模式，不同的作业模式，其作业方法、观测时间及应用范围都不同。目前，作业模式主要有静态定位、快速静态定位、准动态定位和动态定位等几种。当前，GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵断面测量提供的依据，在施工阶段为桥梁、隧道建立施工控制网是比较普及的，而且实时GPS动态测量即RTK定位技术也被逐渐应用到公路测量中。RTK定位技术既保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。所以RTK技术可以用于施工放样当中，而经典的GPS测量则不能进行施工放样。实时动态定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，无论静态定位还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要往返重测由于粗差造成的不合格观测成果，这就降低了GPS测量的工作效率。而实时动态定位技术建立了无线数据通讯，取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基地上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样就可以实时监测待定点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，从而减少多余的观测，提高了工作效率。
3 GPS在道路工程测量中的应用
GPS测量具有高精度、高效率的优点，在测量领域得到广泛应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术的逐渐完善，GPS应用领域不断拓宽。
3.1工程控制测量
在公路工程的控制测量中，可采用实时GPS动态测量。这种方法在测量过程中能实时获得精度，也不要求点位之间相互通视。当达到点位精度即可停止观测。用实时GPS动态测量既减少了工作强度又提高了工作效率。
3.2大比例地形图的绘制
大多道路的选线是在l：1000或1：2000的大比例尺带状地形图上进行的。用传统方法进行测图时，需要先建立高等级公路工程的控制点，然后进行相关碎部的测量，从而实现大比例尺地行图的绘制。采用传统的方法，不仅工作量大、速度慢，而且需要花费的时间也较长。而应用实时GPS动态测量技术，只需在道路沿线的每个碎部点上停留1～2分钟，即可获取到各碎步点的坐标和高程，并与工程控制输入点的具体特征编码及属性信息相结合，以实现带状所有碎部点的数据的构成，通过绘图软件的运用，在室内便可绘制成图。因为只需进行碎部点坐标的采集及其属性信息的输入操作，加上采集的速度快，从而使得测图难度得到了很大的降低。因此，在大比例地形图的绘制上应用GPS技术，既省时又省力。而且非常实用。
3.3道路的中线放样
由于在大比例带状地形图上进行定线后，还需将道路中线在地形图上标定出来。采用实时GPS测量技术，只需将相关中桩的桩号输入到GPS系统中，其系统软件就会自动定出道路中线放样点的坐标及其点位。而且每个点的测量都是独立完成的，因而测量中不会产生累计误差，使得各点放样精度趋于一致。因此，只需将各主控点桩号和起终点的方位角、直线段距离、缓和曲线距离、圆曲线半径输入GPS系统中，即可完成放样。应用GPS测量技术于道路的中线放样，与传统的弦线拨角法相比，简单实用并且要快速得多。
3.4道路的横、纵断放样
在横断放样时，得先需要对横断面的形式进行确定，再把其路肩宽度、边坡坡度等有关的设计数据输入到GPS系统中，使得系统生成一个工程施工测设放样点的文件，并存储起来，因此可以随时现场进行放样测试。
而在道路纵断放样时。则需要先把其直线正负坡度值、竖曲线半径等有关的设计数据输入到GPS系统中，使得系统生成一个工程施工测设放样点的文件，并存储起来，因此可以随时现場进行放样测试。
4实例说明GPS测量技术的应用
下面是本公司对某地区道路工程进行测量工作的简介。该线路全长6.5km测区地势开阔，建筑物稀少，较适合南方灵锐S82RTK作业。作业时将基准站设在全线中心处房顶上，距离最远待放样点4km多，满足作业要求。利用GPS技术进行线路定测，将常规的沿线路中线测量模式改变为线路坐标控制测量模式，直接利用控制点测设中线，一次定测道路中线、断面数据的采集。采用l+2作业模式：流动站3人，其中2人操作GPS，1人写桩号、打桩。抄平组4人，其中1人记录，1人司镜，2人跑尺。作业时，由流动站放样中桩点，抄平组马上测其高程，另一流动站作断面，且根据地物地貌的观测点进行记录。根据统计结果分析，最大点位差为10nma，因此，我们认为GPS测量结果质量可信。
5结语
总之，GPS系统在道路测量中具有很大的发展前景。用GPS进行外业测量不受环境和气候的影响，而且还有着极高的精度。特别是在一些地形条件比较复杂的地区，用GPS测量更显出其无比的优势。
[关键词]GPS系统 测量 应用
[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-143-1
1 GPS测量技术的原理
GPS测量技术的基本原理是以测量中的距离交会定点原理为相关依据的，通过空间分布的卫星及其与地面测量点之间距离的相互交会，从而获取地面测量点的三维坐标位置。GPS测量技术工作原理的理解可以分为绝对定位和相对定位两种。
1.1绝对定位原理
视GPS卫星为己知点，在待测点设置GPS接收机，在某一时刻同时接收到3颗或3颗以上的卫星所发出信号时，对其所测得数据进行处理和计算。从而求得该时刻接收机测站点到卫星距离，并根据卫星星历查到该时刻3颗卫星三维坐标，再由相关公式求得待测点三维坐标。再加上，GPS系统能保证地球上任意一点在任意时刻都可以同时观测到4颗卫星，为GPS卫星对相关观测点的经纬度及高度的采集提供了保证。
1.2相对定位原理
用两台GPS用户接收机分别安置于测量基线的两端，对相同的GPS卫星进行同步观测，从而测量基线的端点在WGS一84坐标系中的相对位置。
2 GPS测量的方法
GPS的测量方法主要取决于GPS测量的作业模式，不同的作业模式，其作业方法、观测时间及应用范围都不同。目前，作业模式主要有静态定位、快速静态定位、准动态定位和动态定位等几种。当前，GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵断面测量提供的依据，在施工阶段为桥梁、隧道建立施工控制网是比较普及的，而且实时GPS动态测量即RTK定位技术也被逐渐应用到公路测量中。RTK定位技术既保留了GPS测量的高精度，又具有实时性。所以RTK技术可以用于施工放样当中，而经典的GPS测量则不能进行施工放样。实时动态定位技术是以载波相位观测值为根据的实时差分GPS技术，它是GPS测量技术发展的一个新突破，无论静态定位还是准动态定位等定位模式，由于数据处理滞后，所以无法实时解算出定位结果，而且也无法对观测数据进行检核，这就难以保证观测数据的质量，在实际工作中经常需要往返重测由于粗差造成的不合格观测成果，这就降低了GPS测量的工作效率。而实时动态定位技术建立了无线数据通讯，取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，流动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基地上的观测数据，随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度，这样就可以实时监测待定点的数据观测质量和基线解算结果的收敛情况，从而减少多余的观测，提高了工作效率。
3 GPS在道路工程测量中的应用
GPS测量具有高精度、高效率的优点，在测量领域得到广泛应用。随着GPS接收机性能和数据处理技术的逐渐完善，GPS应用领域不断拓宽。
3.1工程控制测量
在公路工程的控制测量中，可采用实时GPS动态测量。这种方法在测量过程中能实时获得精度，也不要求点位之间相互通视。当达到点位精度即可停止观测。用实时GPS动态测量既减少了工作强度又提高了工作效率。
3.2大比例地形图的绘制
大多道路的选线是在l：1000或1：2000的大比例尺带状地形图上进行的。用传统方法进行测图时，需要先建立高等级公路工程的控制点，然后进行相关碎部的测量，从而实现大比例尺地行图的绘制。采用传统的方法，不仅工作量大、速度慢，而且需要花费的时间也较长。而应用实时GPS动态测量技术，只需在道路沿线的每个碎部点上停留1～2分钟，即可获取到各碎步点的坐标和高程，并与工程控制输入点的具体特征编码及属性信息相结合，以实现带状所有碎部点的数据的构成，通过绘图软件的运用，在室内便可绘制成图。因为只需进行碎部点坐标的采集及其属性信息的输入操作，加上采集的速度快，从而使得测图难度得到了很大的降低。因此，在大比例地形图的绘制上应用GPS技术，既省时又省力。而且非常实用。
3.3道路的中线放样
由于在大比例带状地形图上进行定线后，还需将道路中线在地形图上标定出来。采用实时GPS测量技术，只需将相关中桩的桩号输入到GPS系统中，其系统软件就会自动定出道路中线放样点的坐标及其点位。而且每个点的测量都是独立完成的，因而测量中不会产生累计误差，使得各点放样精度趋于一致。因此，只需将各主控点桩号和起终点的方位角、直线段距离、缓和曲线距离、圆曲线半径输入GPS系统中，即可完成放样。应用GPS测量技术于道路的中线放样，与传统的弦线拨角法相比，简单实用并且要快速得多。
3.4道路的横、纵断放样
在横断放样时，得先需要对横断面的形式进行确定，再把其路肩宽度、边坡坡度等有关的设计数据输入到GPS系统中，使得系统生成一个工程施工测设放样点的文件，并存储起来，因此可以随时现场进行放样测试。
而在道路纵断放样时。则需要先把其直线正负坡度值、竖曲线半径等有关的设计数据输入到GPS系统中，使得系统生成一个工程施工测设放样点的文件，并存储起来，因此可以随时现場进行放样测试。
4实例说明GPS测量技术的应用
下面是本公司对某地区道路工程进行测量工作的简介。该线路全长6.5km测区地势开阔，建筑物稀少，较适合南方灵锐S82RTK作业。作业时将基准站设在全线中心处房顶上，距离最远待放样点4km多，满足作业要求。利用GPS技术进行线路定测，将常规的沿线路中线测量模式改变为线路坐标控制测量模式，直接利用控制点测设中线，一次定测道路中线、断面数据的采集。采用l+2作业模式：流动站3人，其中2人操作GPS，1人写桩号、打桩。抄平组4人，其中1人记录，1人司镜，2人跑尺。作业时，由流动站放样中桩点，抄平组马上测其高程，另一流动站作断面，且根据地物地貌的观测点进行记录。根据统计结果分析，最大点位差为10nma，因此，我们认为GPS测量结果质量可信。
5结语
总之，GPS系统在道路测量中具有很大的发展前景。用GPS进行外业测量不受环境和气候的影响，而且还有着极高的精度。特别是在一些地形条件比较复杂的地区，用GPS测量更显出其无比的优势。