GPS 在高速公路勘测设计中的应用

第09卷 第6期 中 国 水 运 Vol.9 No.6 2009年 6月 China Water Transport June 2009
收稿日期：2009-04-16 作者简介：程 睿（1977-），男，云南人，云南交通职业技术学院公路分院工程师，工学学士，主要从事公路工程施工、
监理及相关教学。

GPS 在高速公路勘测设计中的应用
程 睿
（云南交通职业技术学院，云南 昆明 650501）
摘 要：针对当今高速公路勘测设计工作中需要，引用GPS 技术，全方位的利用GPS 的优点，使高速公路测设工作观测简便，定位精准，速度快捷。

关键词：GPS；控制网；布设；质量；精度
中图分类号：TP237 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2009）06-0119-02
当前，随着高等级公路尤其是高速公路建设的发展，勘测设计作为公路建设前期工作一个重要而必须的环节，其质量和精度越来越引起了广大公路建设者的高度重视。

原来传统的测量方法已不能适应长距离、高质量、高精度的建设需要。

全球定位系统（GPS）的问世和发展，给高速公路测绘带来了一场深刻的技术革命，并且GPS 以其观测简便、定位精度高、速度快、可全天候作业、经济效益显著等优点，迅速在高速公路测设首级控制中，被广泛地应用。

一、GPS 网的布设
由于公路测区多为典型窄长带状地形，根据测区地形情况及工程需要，按照国家测绘局1992年颁布的《GPS 测量规范》中GPS 测量分级表相关规定，GPS 网一般按D 级标准布设（桥梁GPS 控制网按E 级标准布设）。

布设GPS 网时，应考虑测站联测，卫星接受信号、仪器精度、便于使用等因素，并尽可能使GPS 点接近被控制线路。

同时要求路线每隔一定距离有一队控制点相通视。

图1所示为某一高速公路路线的GPS 测量控制的网形结构，GPS 网点按D 级网要求布设，采用四台GPS 接收机构成一同步环路，共构成五个同步环路，环路之间采取边联接方式。

图中共有11个待定点，5个已知点，点平局距离6.12km。

连接处采用三台GPS 接收机构成一同步环路，共构成4个三边同步环路。

共有34个基线向量，设计站32次。

并且要求1号与2号点，6号与7号点，10号与11号点，14号与16
号点通视。

起点
终点
图1 网形结构图
二、GPS 网的精度密度设计 1．GPS 测量精度标准及分类
对于各类CPS 网的精度设计主要取决于网的用途。

用于地壳形变及国家基本大地测量的GPS 网可参照(规范》中A、B 级的精度分级。

用于城市或工程的GPS 控制网可根据相邻
点的平均距离和精度参照(规程》中的二、三、四等和一、二级。

在具体布设中，可以分级布设，也可以越级布设，或布设同级全面网。

2．CPS 点的密度标准
各种不同的任务要求和服务对象，对CPS 点的分布要求也不同。

现行《规范》对GPS 网中两相邻点间距离、各等级GPS 网相邻点的平均距离视其需要作了相应的规定。

三、GPS 网的图形设计
GPS 网的图形设计主要取决于高速公路的地形，根据经费、时间、人力以及所投人接收机的类型、数量和后勤保障条件等。

根据不同的用途，GPS 网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。

也有布设成星形连接、附合导线连接、三角锁形连接等。

在实际布网设计时还要注意以下几个原则：
（l）GPS 网的点与点间尽管不要求通视，但考虑到利用常规测量加密时的需要，每点应有一个以上通视方向。

（2）为了顾及原有城市测绘成果资料以及各种大比例尺地形图的沿用，应采用原有城市坐标系统。

对符合GPS 网点要求的旧点，应充分利用其标石。

（3）GPS 网必须由非同步独立观测边构成若干个闭合环或附合路线。

四、野外选点与标石埋设
一般情况下GPS 点间不要求通视，但考虑多功能的利用,GPS 点宜选在高处，视野开阔，且点不易被损坏的地方。

另外GPS 点不应选在具有强反射环境地方，如山谷、山坡上；
避开电磁波强反射源；点位宜选在交通便利的地方。

此外应考虑其它测量手段的联测与扩展。

如果必须将点选在上述不适宜的地方，可以采取削弱反射方法：（1）适当变换天线的高度，避开强反射点或者每一时段采用一种天线高度。

（2）根据线相距的数值，采用大偏心观测方法避开反射波。

（3）给天线增设适当大小的微波吸收屏或抑经圈。

选点人员在实地选定点位打一木桩，同时竖立测旗，按规范规定的格式，实地绘制点位，点周围有高于10度的障碍物时，应绘环视
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起点终点
图。

埋设普通标石如图2所示，用混凝土灌制，分上、下标石，顶有金属中心与志名层标志位于中心同一铅锤线上，偏差小于2mm。

新埋标石应依法办理征地和测量委托保管手续。

图2 埋设普通标石
五、外业观测
1．仪器设备
GPS外业观测使用4台NGS—200双频接受机，仪器静态相定位的标准精度为（±5mm+2e-6D）。

2．观测采用的技术指标
有效观测卫星数≥5：时段中任一卫星有效观测时间≥200min：时段长≥150，数据采样间隔为15S，数据采样方式为L1采集。

3．GPS接收机的检定
GPS接收机检测目的是了解其性能，主要包括为以下项目：一般性检视，通电检视、GPS接受机内部噪声水平测试、天线相位稳定性的测试、GPS接收野外作业性能及精度指标的测试、接收机频标稳定和数据质量的评价、接收机附件的检验。

六、导线测量
1．选点
导线测量工作首先是导线点的选取，选点时应注意以下几点：① 选在在势较高的地方，且能前后通视；② 导线点应选在开阔的地方，以便作为图根控制点；③ 导线点的距离要适中，测量中采用全站仪测距，导线点的距离一般为1km，若个别点通视不好，可适当变化导线间距；④导线点应尽可能接近将来的线路位置，以便定测时用。

2．施测
导线选定后，即进行01′′导线测量，测量一起选用SET2C 型全站仪。

水平角观测右角，观测一个全测回，边长相对中误差为5/1000000——1/2000000，远小于1/2000。

当处测导线长超50km，为了检核，须隔一定的距离与GPS点进行联测。

由于1与2，6与7，10与11，14与16点能通视，故起点与1号GPS点联测，在10km处与6号点联测，在20km处与11号点联测，在终点与16号点联测，如图3。

图3 设测布点
3．数据处理
当初测导线与GPS点联测进行角度检核时，角度闭合差≤03′′sqrt(n)时，通常不进行平差，n为置镜点数。

因为所用控制点在自设的坐标系统下（控制点GS84坐标已换算到该坐标下）所以不需要进行换算。

七、结束语
随着科学技术的发展，传统的测量方法正被先进的G P S 技术所取代，在高速公路测设中，控制网的布设方法越来越灵活、简单。

控制网的布设方法应依据网的用途正确选择，同时还要考虑接收机类型、数量和经费、时间等，这样才能扬长避短，取得最佳的经济效益。

(参考文献略)
（上接104页）是整列货车通过轨道衡计量的，并不分别对重车空车衡重，货物的重量是总重减去车皮的固定重量。

车皮的重量一般是其出厂时即确定的，但列车车皮一般都使用多年有一定的磨损，经大量抽样测得每节车皮的磨损量约0.65吨。

容器经长时间使用后的磨损应当在货物计量时计算在内，如5万吨散装货物，一般约需要830节车皮，其误差约550吨。

三、自然减量率
货物自然减量是指货物在运输过程中，因货物性质、自然条件、装卸工艺以及技术设备等的影响，而发生货物重量上不可避免的减少。

当前，对于大多数货物的自然减量的最高标准，交通部的《港口货物作业规则》、其他主管部门和权威行业协会均没有作出规定（散化肥接卸中有一个由行业协会确定的参照标准）。

修改前的《港口货物作业规则》（1995）对此也只规定了“原来、原转、原交”，强调的是港口经营人不得留存货物。

目前港口经营人和货主对精矿粉的自然减量的共同认可度在0.5％左右，但并没有相关的文件也没有成为行业习惯。

因此交通部1957年的《水运货物自然减量试行标准》（已于2007年废止）仍有一定的借鉴意义。

该试行标准规定，对矿石类产品水运的最高自然减量标准为1.5％，在港口每换装或捣载一次，增加百分之一的自然减量。

对于大宗散货，大多港口的码头临时堆存处均无条件存放，而需要后线货场，从船上卸下运至后线货场应有1％的自然减量，再从后线货场运至装车点应还有1％的自然减量；而且，在货场堆期间，作为大宗的一般货物，没有必要也无法铺垫、苫盖储存，只能够露天堆放，在长期的碓存期内，由于风侵雨蚀，也必然有自然减量。

因此在港口作业环节中，大宗散货的自然减量至少可以算至3％。

另外，对于在装缷过程中由于撒、漏的或者是在装卸后残留的小部分商品（地脚货物），也应当及时收集计重，扣除杂质，要求商检部门合并进整批重量出证，而不能简单作为损耗扣除。

四、结论
大宗散装货物在一连串的物流中，是一个不断发生自然损耗的过程。

由于存在影响计量的因素，不能仅根据货物数量的变化情况就断定是否存有犯罪，也不能仅根据货物数量的减少就断定存有犯罪。

物流过程中不同的货物计量数据，也只适用于相应的物流阶段。