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摘要：GPS测量是一项要求严格技术复杂的工作，实施的原则是尽可能地减少人力、时间及经费的消耗以满足用户对测量可靠性和测量精度等要求为前提。本文主要介绍了GPS在道路工程控制测量中的应用，仅供参考。
关键词：GPS测量技术；道路施工；工程控制
中图分类号： P288 文献标识码： A
一、GPS在道路工程控制测量中的测设原理
1、GPS的工程原理
首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点q至卫星之间的距离，那么q点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得点q至另一卫星的距离，则q点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定q点只能是在三个圆球相交的两个点上。可以很容易排除其中一个不合理的位置根据一些地理知识。当然也可以再测量q点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。通常采用两类坐标系统在GPS测量中，一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，另一类是在空间固定的坐标系统。
2、GPS系统的组成
2.1 GPS的用户
GPS作用则就是接收GPS卫星发出的信号，同时利用信号进行导航定位等，一部分是由GPS接收机及相应的用户设备如气象仪器、数据处理软件、计算机等等组成的。例如：在控制测量之中我们使用的天宝GPS测地型接收机的技术指标能够充分的满足了控制测量的精度要求为：无需接线、独特的电池设计，还要使用5h以上；双频主机、天线、RTK电台等要一体化；新型薄式控制器，4M或10M的PCMCIA数据存储卡；测量精度：5次/秒的快速位置更新，可靠的卫星“超跟踪”技术；静态测量5mm+11pm；RTK测量10mm+1.1pm（平面）；20mm+1.1pm（高程）。
2.2空间卫星群
GPS的空间卫星群在6个轨道面上均匀的分布，地球赤道和轨道的倾角为55°左右，各个平面之间的交角为60°左右，卫星的轨道运行周期为11小时58分01秒左右，由24颗高约20万公里左右的GPS卫星群组成的，这样可以保证可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号在任何地点和任何时间地平线上。
2.3 GPS的地面控制系统
GPS的地面控制系统包括五个监测站，监控站的作用是监测卫星工作状态，接收卫星信号。三个注入站，注入站的作用则是将主控站计算的数据注入到卫星中去是。一个主控站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等，同时还要将这些数据通过注入站注入到卫星中去；此外还要向卫星发布指令，对卫星进行控制，调度备用卫星等。
二、常规测量方法的缺陷
规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10 km，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的17倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。
搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为20世纪50、60年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50 km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般路线的控制点要求布设在距路线的300 m范围内。
对于长大隧道，特大桥用常规测量有局限。长大隧道、特大桥等构造物一般要求测量等级在四等以上。用常规测量方法，往往采用增加测回数，延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。长大隧道、特大桥多为地形复杂困难地带，进行通视和网形常规控制测量，往往砍伐工作量相当大，这样测设费用很大，作业艰苦。长大隧道及特大桥的控制网高精度及与路线网的低精度衔接，虽说用平差方法可以得到克服，但由于地形条件困难，其联结的测量工作量很大，且不太方便。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了高等级公路测设质量。
三、GPS在道路工程控制测量中的具体实施
全天候作业。GPS观测一般来说则是会受到天气状况的影响，可以在任何时间，任何地点连续地进行。测站之间无需通视。测站间一直相互通视选点促使更加方便灵活。如果想要接收GPS卫星信号不受到干扰则在测站上空必须开阔的。位精度高。一般红外仪标称精度为5mm+5ppm，而双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪与GPS测量精度相当，GPS测量优越性伴随着距离的增长则就会愈加的突出。许多实验证明了，在100-500公里的基线上其相对定位精度可达10-6-10-7，如果是在小于50公里基线上可达12×10-6。简便的操作。GPS测量的自动化程度很高。目前对于其它的观测工作来说如跟踪观测，卫星的捕获等则均是由仪器自动完成的。但对于GPS接收机已操作趋小型化和傻瓜化，观测人员则只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源就可以进行自动观测，这样就可以求得测点三维坐标利用数据处理软件对数据进行处理。提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置还可以精确测定观测站的大地高程。
观测时间短。在采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般都是在30-40min左右，如果要采用快速静态定位的方法，观测的时间则就会变得更短。在道路工程的控制测量上我们通过对GPS测量的应用事例的探讨，就可以看出来GPS具有很大的发展前景：
对于GPS作业来说非常的适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等，且有着极高的精度，而且还不会受距离和环境限制。GPS测量可以提高作业效率，还可以减少野外砍伐工作量，极大地降低劳动作业强度。GPS测量是不会受人为因素的影响。整个作业过程则全都是由计算机技术、微电子技术控制，自动平差计算、自动记录、自动数据预处理。同时还大大的提高了工作及成果的质量。GPSRTK技术能实时地得出所在位置的空间三维坐标非常适合桥、路线、隧勘察。而且它还可以直接进行实地实时放样、点位测量、中桩测量等。GPSRTK技术将会彻底的改变道路测量模式。在当前道路工程逐渐向山岭重丘区发展的形势下GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。实施常规的几何水准测量有困难的原因是往往由于这些地区地形条件的限制，这样GPS高程测量无疑是一种非常有效的手段。
GPS测量用于浙江某高速公路隧道项目。
初测的左、右洞起讫桩号分别为ZK144+710-ZK147+730，YK144+ 730-YK147+740。其洞长分别为3020m和3010m。根据《公路隧道勘测规程》中对隧道类别划分标准，属公路特长隧道，洞外测量在贯 通面上对贯通误差影响值限值为±55mm。
该隧道地处亚热带地区，群山环绕，沟深林密，野外作业条件十分艰苦，采用常规方法不仅费时费力，而且选点困难。结合当地地形特征，采用GPS测量，布设了GPS控 制网。
隧道控制网由14个点组成，网中最短边长为100.842m，最大边 长为3597.4m，平均边长为1104.848m。
采用Wild 200 GPS接收机进行静态观测，观测时间为20-50min，采样率为10s，共观测了29条基线向量。
经过平差处理，网中最弱边相对精度为1/60106，最高相对精度达1/ 137万；最弱点位中误差为±0.83cm。在贯通面上贯通误差左、右线分别为±0.707cm和±0.693cm。
通过实施GPS测量可看出：
(1)GPS测量用于隧道控制测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、 减少野外砍伐工作量，减少一些不必要的过渡点。
(2)GPS测量具有极高的精度，它完全能达到《公路勘察规程》对隧道测量的要求。
(3)GPS测量较红外仪导线测量，可提高效率4-5倍。
结束语
综上所述，在道路测量工作中，GPS技术的应用是测量工作的精度、效率大幅度的提升，这直接推动了整个道路工程的建设发展。但在实际使用的过程中，需要对于其中所存在的相关细节和操作规范，引起足够的重视，防止由于操作失误而导致参数误差大的情况出现。GPS-RTK技术的应用，对于测量体系的发展同样做出了巨大的贡献。
参考文献
[1]陈良俊，闻竹.GPS技术在大连某公路工程中的应用研究[J].科技資讯，2013，10：62-63.
[2]米哈达提•切肯.GPS定位技术在公路工程项目的应用实践[J].硅谷，2013，12：82+79.
[3]王年红.GPS在高速公路控制网中的应用—以某高速公路复线测量为例[J].北京测绘，2013，04：90-93.
[4]马腾，刘方洲，朱清滋，宋阳.基于3G手机的A-GPS高速公路交通数据采集[J].电子制作，2013，13：110-111.
关键词：GPS测量技术；道路施工；工程控制
中图分类号： P288 文献标识码： A
一、GPS在道路工程控制测量中的测设原理
1、GPS的工程原理
首先我们假定卫星的位置为已知，而我们又能准确测定我们所在地点q至卫星之间的距离，那么q点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步，我们又测得点q至另一卫星的距离，则q点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离，就可以确定q点只能是在三个圆球相交的两个点上。可以很容易排除其中一个不合理的位置根据一些地理知识。当然也可以再测量q点至另一个卫星的距离，也能精确进行定位。通常采用两类坐标系统在GPS测量中，一类是与地球体相固联的坐标系统，称地固坐标系统，另一类是在空间固定的坐标系统。
2、GPS系统的组成
2.1 GPS的用户
GPS作用则就是接收GPS卫星发出的信号，同时利用信号进行导航定位等，一部分是由GPS接收机及相应的用户设备如气象仪器、数据处理软件、计算机等等组成的。例如：在控制测量之中我们使用的天宝GPS测地型接收机的技术指标能够充分的满足了控制测量的精度要求为：无需接线、独特的电池设计，还要使用5h以上；双频主机、天线、RTK电台等要一体化；新型薄式控制器，4M或10M的PCMCIA数据存储卡；测量精度：5次/秒的快速位置更新，可靠的卫星“超跟踪”技术；静态测量5mm+11pm；RTK测量10mm+1.1pm（平面）；20mm+1.1pm（高程）。
2.2空间卫星群
GPS的空间卫星群在6个轨道面上均匀的分布，地球赤道和轨道的倾角为55°左右，各个平面之间的交角为60°左右，卫星的轨道运行周期为11小时58分01秒左右，由24颗高约20万公里左右的GPS卫星群组成的，这样可以保证可以接收4到11颗GPS卫星发送出的信号在任何地点和任何时间地平线上。
2.3 GPS的地面控制系统
GPS的地面控制系统包括五个监测站，监控站的作用是监测卫星工作状态，接收卫星信号。三个注入站，注入站的作用则是将主控站计算的数据注入到卫星中去是。一个主控站，主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等，同时还要将这些数据通过注入站注入到卫星中去；此外还要向卫星发布指令，对卫星进行控制，调度备用卫星等。
二、常规测量方法的缺陷
规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定，一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样，导线附合或闭合长度最长不得超过10 km，结点导线结点间距不能超过附合导线长度的17倍。这种要求一般在实际作业中难以达到，往往出现超规范作业。
搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统，往往国测、军测、城市控制点混杂一起，这就存在系统间的兼容性问题，如果用不兼容的起算点，势必影响测量质量。
国家大地点破坏严重，影响测量作业。由于国家基础控制点，大多为20世纪50、60年代完成，经过30多年，有些点由于经济建设的需要被破坏，有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业，往往在50 km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般路线的控制点要求布设在距路线的300 m范围内。
对于长大隧道，特大桥用常规测量有局限。长大隧道、特大桥等构造物一般要求测量等级在四等以上。用常规测量方法，往往采用增加测回数，延长观测时间等费时、费工的方法来设法提高精度。长大隧道、特大桥多为地形复杂困难地带，进行通视和网形常规控制测量，往往砍伐工作量相当大，这样测设费用很大，作业艰苦。长大隧道及特大桥的控制网高精度及与路线网的低精度衔接，虽说用平差方法可以得到克服，但由于地形条件困难，其联结的测量工作量很大，且不太方便。利用GPS测量能克服上述列举的缺陷，并提高作业的效率，减轻劳动强度，保证了高等级公路测设质量。
三、GPS在道路工程控制测量中的具体实施
全天候作业。GPS观测一般来说则是会受到天气状况的影响，可以在任何时间，任何地点连续地进行。测站之间无需通视。测站间一直相互通视选点促使更加方便灵活。如果想要接收GPS卫星信号不受到干扰则在测站上空必须开阔的。位精度高。一般红外仪标称精度为5mm+5ppm，而双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪与GPS测量精度相当，GPS测量优越性伴随着距离的增长则就会愈加的突出。许多实验证明了，在100-500公里的基线上其相对定位精度可达10-6-10-7，如果是在小于50公里基线上可达12×10-6。简便的操作。GPS测量的自动化程度很高。目前对于其它的观测工作来说如跟踪观测，卫星的捕获等则均是由仪器自动完成的。但对于GPS接收机已操作趋小型化和傻瓜化，观测人员则只需将天线对中、整平，量取天线高打开电源就可以进行自动观测，这样就可以求得测点三维坐标利用数据处理软件对数据进行处理。提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置还可以精确测定观测站的大地高程。
观测时间短。在采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般都是在30-40min左右，如果要采用快速静态定位的方法，观测的时间则就会变得更短。在道路工程的控制测量上我们通过对GPS测量的应用事例的探讨，就可以看出来GPS具有很大的发展前景：
对于GPS作业来说非常的适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等，且有着极高的精度，而且还不会受距离和环境限制。GPS测量可以提高作业效率，还可以减少野外砍伐工作量，极大地降低劳动作业强度。GPS测量是不会受人为因素的影响。整个作业过程则全都是由计算机技术、微电子技术控制，自动平差计算、自动记录、自动数据预处理。同时还大大的提高了工作及成果的质量。GPSRTK技术能实时地得出所在位置的空间三维坐标非常适合桥、路线、隧勘察。而且它还可以直接进行实地实时放样、点位测量、中桩测量等。GPSRTK技术将会彻底的改变道路测量模式。在当前道路工程逐渐向山岭重丘区发展的形势下GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。实施常规的几何水准测量有困难的原因是往往由于这些地区地形条件的限制，这样GPS高程测量无疑是一种非常有效的手段。
GPS测量用于浙江某高速公路隧道项目。
初测的左、右洞起讫桩号分别为ZK144+710-ZK147+730，YK144+ 730-YK147+740。其洞长分别为3020m和3010m。根据《公路隧道勘测规程》中对隧道类别划分标准，属公路特长隧道，洞外测量在贯 通面上对贯通误差影响值限值为±55mm。
该隧道地处亚热带地区，群山环绕，沟深林密，野外作业条件十分艰苦，采用常规方法不仅费时费力，而且选点困难。结合当地地形特征，采用GPS测量，布设了GPS控 制网。
隧道控制网由14个点组成，网中最短边长为100.842m，最大边 长为3597.4m，平均边长为1104.848m。
采用Wild 200 GPS接收机进行静态观测，观测时间为20-50min，采样率为10s，共观测了29条基线向量。
经过平差处理，网中最弱边相对精度为1/60106，最高相对精度达1/ 137万；最弱点位中误差为±0.83cm。在贯通面上贯通误差左、右线分别为±0.707cm和±0.693cm。
通过实施GPS测量可看出：
(1)GPS测量用于隧道控制测量灵活、方便，能大大节省人力、物力、 减少野外砍伐工作量，减少一些不必要的过渡点。
(2)GPS测量具有极高的精度，它完全能达到《公路勘察规程》对隧道测量的要求。
(3)GPS测量较红外仪导线测量，可提高效率4-5倍。
结束语
综上所述，在道路测量工作中，GPS技术的应用是测量工作的精度、效率大幅度的提升，这直接推动了整个道路工程的建设发展。但在实际使用的过程中，需要对于其中所存在的相关细节和操作规范，引起足够的重视，防止由于操作失误而导致参数误差大的情况出现。GPS-RTK技术的应用，对于测量体系的发展同样做出了巨大的贡献。
参考文献
[1]陈良俊，闻竹.GPS技术在大连某公路工程中的应用研究[J].科技資讯，2013，10：62-63.
[2]米哈达提•切肯.GPS定位技术在公路工程项目的应用实践[J].硅谷，2013，12：82+79.
[3]王年红.GPS在高速公路控制网中的应用—以某高速公路复线测量为例[J].北京测绘，2013，04：90-93.
[4]马腾，刘方洲，朱清滋，宋阳.基于3G手机的A-GPS高速公路交通数据采集[J].电子制作，2013，13：110-111.