試述gps在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

1、<p>　　試述GPS在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于道路、橋梁的建設(shè)要求也越來越高，以前那些傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)、施工方式已經(jīng)不太適合現(xiàn)在的環(huán)境了。像一些修建在山間的道路，由于地理?xiàng)l件比較惡劣，一般的電子、光學(xué)儀器已經(jīng)無法對(duì)整個(gè)工程的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，而靠人工進(jìn)行估算，又無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。所以，這樣難度較大的工程，工程的設(shè)計(jì)之初的數(shù)據(jù)測(cè)量就是一大難題。為了解決這方面的問

2、題，人們結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)和衛(wèi)星，開發(fā)出了運(yùn)用在工程當(dāng)中的GPS技術(shù)，有效的解決了這一方面的問題。本文對(duì)GPS技術(shù)在路橋設(shè)計(jì)當(dāng)中使用的原理，闡述這種技術(shù)運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：路橋建設(shè)；工程設(shè)計(jì)；GPS技術(shù) </p><p>　　中圖分類號(hào)：[U24] 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　GPS是英文Global Positioning

3、 System（全球定位系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱。GPS起始于1958年美國(guó)軍方的一個(gè)項(xiàng)目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機(jī)械領(lǐng)域GPS則有另外一種含義：產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)

4、范(Geometrical Product Specifications)-簡(jiǎn)稱GPS，另外一種解釋為G/s（GB per s）。通過幾十年來的發(fā)展，GPS技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用到了很多的領(lǐng)域，比如為汽車、飛機(jī)等交通工具導(dǎo)航，而把GPS技術(shù)使用到工程當(dāng)中，也是最近的幾年內(nèi)才開始出現(xiàn)的。 </p><p><b>　　1GPS技術(shù) </b></p><p>　　1.1 GPS的構(gòu)

5、成 </p><p>　　GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測(cè)站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面。三是測(cè)量人員裝置部分，由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成?，F(xiàn)在民用的定位精度可達(dá)10米內(nèi)。 </p><p>　　1.2

6、 GPS在路橋設(shè)計(jì)當(dāng)中的使用原理 </p><p>　　GPS的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到測(cè)量人員接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而測(cè)量人員到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到測(cè)量人員所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到（由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是測(cè)量人員與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）：

7、當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱偽碼）發(fā)射導(dǎo)航電文。當(dāng)測(cè)量人員接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與測(cè)量人員的距離，再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時(shí)所處位置，測(cè)量人員在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置數(shù)據(jù)便可得知。通過這樣的方式，就可以對(duì)兩點(diǎn)之間的三維坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，再通過相關(guān)的計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，得到我們需要的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。 </p><

8、p>　　2GPS運(yùn)用到路橋設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn) </p><p>　　2.1 可以隨時(shí)隨地使用 </p><p>　　GPS衛(wèi)星的數(shù)目較多，且分布均勻，保證了地球上任何地方任何時(shí)間至少可以同時(shí)觀測(cè)到4顆GPS衛(wèi)星，確保實(shí)現(xiàn)全球全天候連續(xù)的定位服務(wù)（除打雷閃電不宜觀測(cè)外）。 </p><p>　　2.2 測(cè)量精度高 </p><p>　　應(yīng)用實(shí)踐已

9、經(jīng)證明，GPS相對(duì)定位精度在50km以內(nèi)可達(dá)10-6m，100-500km可達(dá)10-7m，1000km可達(dá)10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)時(shí)解其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定的邊長(zhǎng)比較，其邊長(zhǎng)較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。實(shí)時(shí)單點(diǎn)定位(用于導(dǎo)航)：P碼1~2m ；C/A碼5~10m。靜態(tài)相對(duì)定位：50km之內(nèi)誤差為幾mm+(1~2ppm*D)；50km以上可達(dá)0.1

10、~0.01ppm。實(shí)時(shí)偽距差分(RTD)：精度達(dá)分米級(jí)。實(shí)時(shí)相位差分(RTK)：精度達(dá)1~2cm。GPS測(cè)量可同時(shí)精確測(cè)定測(cè)站平面位置和大地高程。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度，另外，GPS定位是在全球統(tǒng)一的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)中計(jì)算的，因此全球不同地點(diǎn)的測(cè)量成果是相互關(guān)聯(lián)的。 </p><p>　　2.3 測(cè)量時(shí)間充足 </p><p>　　隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更

11、新，目前，20km以內(nèi)相對(duì)靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量時(shí)，當(dāng)每個(gè)流動(dòng)站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)站觀測(cè)時(shí)間只需1-2分鐘；采取實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位模式時(shí)，每站觀測(cè)僅需幾秒鐘。因而使用GPS技術(shù)建立控制網(wǎng)，可以大大提高作業(yè)效率。 </p><p>　　2.4 降低了測(cè)量的成本 </p><p>　　GPS測(cè)量只要求測(cè)站上空開闊，不要求測(cè)站之間互相通視，因而不再需要建造覘

12、標(biāo)。這一優(yōu)點(diǎn)既可大大減少測(cè)量工作的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間（一般造標(biāo)費(fèi)用約占總經(jīng)費(fèi)的30%～50%），同時(shí)也使選點(diǎn)工作變得非常靈活，也可省去經(jīng)典測(cè)量中的傳算點(diǎn)、過渡點(diǎn)的測(cè)量工作。 </p><p>　　2.5 降低了測(cè)量難度 </p><p>　　隨著GPS接收機(jī)的不斷改進(jìn)，GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度越來越高，有的已趨于“傻瓜化”。在觀測(cè)中測(cè)量員只需安置儀器，連接電纜線，量取天線高，監(jiān)視儀器的工作狀態(tài)，而其

13、它觀測(cè)工作，如衛(wèi)星的捕獲，跟蹤觀測(cè)和記錄等均由儀器自動(dòng)完成。結(jié)束測(cè)量時(shí)，僅需關(guān)閉電源，收好接收機(jī)，便完成了野外數(shù)據(jù)采集任務(wù)。如果在一個(gè)測(cè)站上需作長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)，還可以通過數(shù)據(jù)通訊方式，將所采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集與處理。另外，現(xiàn)在的接收機(jī)體積也越來越小，相應(yīng)的重量也越來越輕，極大地減輕了測(cè)量工作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 </p><p><b>　　3結(jié)語 </b><

14、;/p><p>　　路橋的設(shè)計(jì)需要的數(shù)據(jù)都很多，要對(duì)這些數(shù)據(jù)全部進(jìn)行測(cè)量，如果采取傳統(tǒng)的方式和技術(shù)，就會(huì)耗費(fèi)很大的人力、物理，提高工程的成本，而且還無法保證數(shù)據(jù)的精度。而GPS的運(yùn)用，解決了這些難題，為為了的道路橋梁建設(shè)提高了良好的技術(shù)支持。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]孟慶麗, 張婷婷.計(jì)算機(jī)新技

15、術(shù)在路橋設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A].黑龍江交通科技,2005(10) </p><p>　　[2]王寶乙.GPS在路橋工程測(cè)量中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)研究[A].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2011（08） </p><p>　　[3]陳利平，左玲.GPS在路橋設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[A].科技資訊,2012（19） </p><p>　　[4]姚偉橋，姚瑤.GPS在路橋測(cè)量中的應(yīng)用[