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【摘 要】随着社会经济的发展，科学技术水平的提高，我国早期建设的公路也因交通量急剧增长而不得不进行改扩建。本文采用先进的GPS技术，比较详细的介绍了GPS公路勘测首级控制网的特点、并对在测量过程中的主要技术问题进行了分析，提出了解决的方法。
【关键词】GPS;公路勘测;导线测量
0.绪论
当前，随着社会经济的发展，交通量急剧增加。现有道路许多已经不能满足现实需要，急需进行改扩建。在道路扩建工程中，运用高新技术信息化建设进行城建项目前期可行性分析，运用文化的、生态的、科学的观点进行城市道路更新改造，是非常必要的。
随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈” 所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受通视条件和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入 GPS 技术应当是首选。自20 世纪90 年代以来，GPS在导航、定位和精密授时等领域得到了极其广泛的应用。
测量是施工的依据，因此，施工测量的主要工作发生在施工开始以前，包括熟悉施工要求、补中线桩、测设施工控制桩、加密水准点和路基放线等。
控制测量作业包括技术设计、实地选点、标石埋设、观测和平差计算等主要步骤。在常规的高等级控制测量中，当某些方向受到地形条件限制不能使相邻控制点之间直接通视时，需要在控制点上建造测标。采用GPS定位技术建立平面控制网，由于不要求相邻控制点间通视，因此不需要建立测标。
1.用 GPS建立公路勘测首级控制网的主要特点
与传统的三角测量和导线测量相比，用GPS建立公路勘测首级控制网有以下主要特点: 相对平面定位精度较高 。作业速度较快，经济效益好,特别是国产GPS接收机的生产上市价格进一步降低，加之外业投入的人员较少、又无需建立觇标，因而用 GPS 建立公路勘测首级控制网的费用仅相当于常规方法的1/4左右。
与 GPS 建立一般大地控制网相比，用GPS建立公路勘测首级控制网又有以下特点:GPS点位一般选定在施工区域之外。为防止施工阶段对 GPS 点位的损坏，GPS点位一般应选在施工影响范围以外中线以外50m，以便长期保存；GPS点间至少要有一个通视方向。按照公路 GPS测量规范的要求，为了便于后续导线测量附合导线 的顺利进行，在 GPS点布设时，应每隔3km左右设置一对相互通视的 GPS点两点间距应在 300m 以上；数据处理时要严格控制投影变形。在将 GPS的WGS-84 大地坐标系统转换到所选定的平面坐标时，若测区内投影长度变形大于2.5cm/km，为了减少投影变形，方便设计与施工放样，一般采用测区平均子午线为中央子午线独立坐标系。
2.GPS应用中主要技术问题的解决方法
2.1工程投影变形的处理
《公路勘测规程》中规定，当测区偏离中央子午线大于15km时，必须考虑长度投影变形的影响，因此在 GPS 内业数据处理时，为使后续使用方便必须设法消去高斯投影变形对最后坐标成果的影响。这对公路勘测首级控制网的建立显得尤为重要。
常规方法是以测区平均子午线为中央子午线，将平面已知点进行换带计算，然后进行二维约束平差。这虽然是消除投影变形的可行方法，但由于其横坐标绝对值变化较大有时达几十公里，给接图、利用老图和工程施工带来困难或不便。为此，介绍尺度强制约束法，不但有效地消除了投影变形，而且很好地解决了老图使用问题，极大地方便了工程施工。
此法不但有效地消除了投影变形（尺度比为 1）,处理后的坐标成果与国家坐标值相差很小 一般在分米级，极大地方便了工程设计和工程施工（特别是老图的使用）。
2.2内业平差的优化处理
在公路勘测中 GPS 主要用于布设首级平面控制网, 其网形一般布设成如图2.8所示的图形，即每隔 3km 左右布设一对相互通视、边长为300m左右并埋设标石的 GPS点。这样的布设虽然有利于后续用全站仪来加密布设附合导线，但是，由于控制点间的边长过于悬殊，导致内业数据处理过程中存在一些较为明显的不合理成份。如为了有效检验外业基线成果的质量，必须在网中形成一定数量的异步闭合环，由于异步环中边长较为悬殊, 虽然其满足上述基线检核的各项限差条件，但若不加区别地将全部基线纳入网中进行平差计算，由于长边的系统误差比短边系统误差明显要大，因而长边绝对精度要比短边低很多，若将它们一同平差，勢必将长边误差传递到短边中，大大削弱短边的精度，影响整个控制网的点位精度。
具体运用时应在常规内业平差处理的基础上按以下两方面进行优化处理：首先，按常规进行基线解算和观测成果的检验。在经过四项检验特别是经过异步环闭合差检验合格后，进入下一步的网平差计算。其次，在保证所有待定点均能坐标解算的前提下，将 GPS 控制网中用于形成异步环的较长基线边删除，再进行三维自由网平差和二维约束平差。虽然此时GPS控制网的网形类似支导线的形式，但由于已经经过基线检核，因而其解算成果也是可靠的。用GPS建立公路勘测首级控制网不但精度高、速度快，而且布点灵活，目前已被广泛使用。但在使用过程中，应根据公路勘测自身特点和要求，妥善处理好平面重合点的偏心观测、投影变形、网平差和坐标转换等主要技术问题。
3.结论
用GPS进行导航和定位已成为当今社会各个领域的一个趋势。在测绘中需要更快速、更方便、更可靠的收集数据资料，就需要我门把传统的测量方式抛开，将测量技术的各种思想带入GPS这个领域，让其代替其他测量工具进行处理，更快的得到更精确的数据，借助GPS实时动态定位测量就是其中一种实现方式。
道路扩建工程在工程实例中层出不穷，本文介绍GPS定位的布设方法，要建立GPS控制网的技术依据和数据采集时应注意的问题。就本工程的布网方案，外业数据采集，数据处理进行了阐述。，对道路扩建中所涉及的测量原理、测量方法以及应该注意的问题进行了比较详细的论述。
由于线路设计方案多种多样，测量的要求也不断提高，所以设计方案也越来越多样化。对于所未提到的设计方案，其放样工作的基本思想是大同小异的。这时我们就需要在实际工作中，依据本文所提供的思路，充分发挥自己的创造能力和创新能力，找出最简单的使用设计方案。
【参考文献】
［１］高成发.GPS工程控制网投影变形的处理[J].测绘工程,1999,8(4).
［２］刘星,等．工程测量学[M]．重庆大学出版社,2004．
［３］高成发,生仁军.用坐标转移法进行GPS工程控制网的偏心观测[J].东南大学学报,2001,31(1).
［４］李杰.建筑物竣工测量数据处理及质量控制[J].测绘通报,2004,7.
【关键词】GPS;公路勘测;导线测量
0.绪论
当前，随着社会经济的发展，交通量急剧增加。现有道路许多已经不能满足现实需要，急需进行改扩建。在道路扩建工程中，运用高新技术信息化建设进行城建项目前期可行性分析，运用文化的、生态的、科学的观点进行城市道路更新改造，是非常必要的。
随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节，是公路勘测设计“内外业一体化”的要求，也是影响高等级公路设计技术发展的“瓶颈” 所在。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受通视条件和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造，在目前的技术条件下引入 GPS 技术应当是首选。自20 世纪90 年代以来，GPS在导航、定位和精密授时等领域得到了极其广泛的应用。
测量是施工的依据，因此，施工测量的主要工作发生在施工开始以前，包括熟悉施工要求、补中线桩、测设施工控制桩、加密水准点和路基放线等。
控制测量作业包括技术设计、实地选点、标石埋设、观测和平差计算等主要步骤。在常规的高等级控制测量中，当某些方向受到地形条件限制不能使相邻控制点之间直接通视时，需要在控制点上建造测标。采用GPS定位技术建立平面控制网，由于不要求相邻控制点间通视，因此不需要建立测标。
1.用 GPS建立公路勘测首级控制网的主要特点
与传统的三角测量和导线测量相比，用GPS建立公路勘测首级控制网有以下主要特点: 相对平面定位精度较高 。作业速度较快，经济效益好,特别是国产GPS接收机的生产上市价格进一步降低，加之外业投入的人员较少、又无需建立觇标，因而用 GPS 建立公路勘测首级控制网的费用仅相当于常规方法的1/4左右。
与 GPS 建立一般大地控制网相比，用GPS建立公路勘测首级控制网又有以下特点:GPS点位一般选定在施工区域之外。为防止施工阶段对 GPS 点位的损坏，GPS点位一般应选在施工影响范围以外中线以外50m，以便长期保存；GPS点间至少要有一个通视方向。按照公路 GPS测量规范的要求，为了便于后续导线测量附合导线 的顺利进行，在 GPS点布设时，应每隔3km左右设置一对相互通视的 GPS点两点间距应在 300m 以上；数据处理时要严格控制投影变形。在将 GPS的WGS-84 大地坐标系统转换到所选定的平面坐标时，若测区内投影长度变形大于2.5cm/km，为了减少投影变形，方便设计与施工放样，一般采用测区平均子午线为中央子午线独立坐标系。
2.GPS应用中主要技术问题的解决方法
2.1工程投影变形的处理
《公路勘测规程》中规定，当测区偏离中央子午线大于15km时，必须考虑长度投影变形的影响，因此在 GPS 内业数据处理时，为使后续使用方便必须设法消去高斯投影变形对最后坐标成果的影响。这对公路勘测首级控制网的建立显得尤为重要。
常规方法是以测区平均子午线为中央子午线，将平面已知点进行换带计算，然后进行二维约束平差。这虽然是消除投影变形的可行方法，但由于其横坐标绝对值变化较大有时达几十公里，给接图、利用老图和工程施工带来困难或不便。为此，介绍尺度强制约束法，不但有效地消除了投影变形，而且很好地解决了老图使用问题，极大地方便了工程施工。
此法不但有效地消除了投影变形（尺度比为 1）,处理后的坐标成果与国家坐标值相差很小 一般在分米级，极大地方便了工程设计和工程施工（特别是老图的使用）。
2.2内业平差的优化处理
在公路勘测中 GPS 主要用于布设首级平面控制网, 其网形一般布设成如图2.8所示的图形，即每隔 3km 左右布设一对相互通视、边长为300m左右并埋设标石的 GPS点。这样的布设虽然有利于后续用全站仪来加密布设附合导线，但是，由于控制点间的边长过于悬殊，导致内业数据处理过程中存在一些较为明显的不合理成份。如为了有效检验外业基线成果的质量，必须在网中形成一定数量的异步闭合环，由于异步环中边长较为悬殊, 虽然其满足上述基线检核的各项限差条件，但若不加区别地将全部基线纳入网中进行平差计算，由于长边的系统误差比短边系统误差明显要大，因而长边绝对精度要比短边低很多，若将它们一同平差，勢必将长边误差传递到短边中，大大削弱短边的精度，影响整个控制网的点位精度。
具体运用时应在常规内业平差处理的基础上按以下两方面进行优化处理：首先，按常规进行基线解算和观测成果的检验。在经过四项检验特别是经过异步环闭合差检验合格后，进入下一步的网平差计算。其次，在保证所有待定点均能坐标解算的前提下，将 GPS 控制网中用于形成异步环的较长基线边删除，再进行三维自由网平差和二维约束平差。虽然此时GPS控制网的网形类似支导线的形式，但由于已经经过基线检核，因而其解算成果也是可靠的。用GPS建立公路勘测首级控制网不但精度高、速度快，而且布点灵活，目前已被广泛使用。但在使用过程中，应根据公路勘测自身特点和要求，妥善处理好平面重合点的偏心观测、投影变形、网平差和坐标转换等主要技术问题。
3.结论
用GPS进行导航和定位已成为当今社会各个领域的一个趋势。在测绘中需要更快速、更方便、更可靠的收集数据资料，就需要我门把传统的测量方式抛开，将测量技术的各种思想带入GPS这个领域，让其代替其他测量工具进行处理，更快的得到更精确的数据，借助GPS实时动态定位测量就是其中一种实现方式。
道路扩建工程在工程实例中层出不穷，本文介绍GPS定位的布设方法，要建立GPS控制网的技术依据和数据采集时应注意的问题。就本工程的布网方案，外业数据采集，数据处理进行了阐述。，对道路扩建中所涉及的测量原理、测量方法以及应该注意的问题进行了比较详细的论述。
由于线路设计方案多种多样，测量的要求也不断提高，所以设计方案也越来越多样化。对于所未提到的设计方案，其放样工作的基本思想是大同小异的。这时我们就需要在实际工作中，依据本文所提供的思路，充分发挥自己的创造能力和创新能力，找出最简单的使用设计方案。
【参考文献】
［１］高成发.GPS工程控制网投影变形的处理[J].测绘工程,1999,8(4).
［２］刘星,等．工程测量学[M]．重庆大学出版社,2004．
［３］高成发,生仁军.用坐标转移法进行GPS工程控制网的偏心观测[J].东南大学学报,2001,31(1).
［４］李杰.建筑物竣工测量数据处理及质量控制[J].测绘通报,2004,7.