摘 要：由于GPS是先进的地理测量和定位手段，经过一段时间的快速发展历史已经非常成熟，其各种静态相对差分定位技术可以同时完全达到极高的定位精度甚至同时具有极高的定位精度的要求，同时也需要尽可能地满足各种类型的建筑工程控制网；而作为动态主导代表的各种GPS相对差分定位技术，则获得了中国地理测量行业的充分认可，并被广泛应用于建筑地形测绘质量、放线施工等测量工程学科领域中。
本文简要介绍了准定量高程技术与现有GPS混合改造的一些基本技术概念，详细介绍了目前GPS调测技术在道路、桥梁和铁路隧道建设工程中实际应用的基本情况和技术特点，同时对GPS高程水平改造技术它对研究现状和与未来发展有关的问题进行了全面分析。
关键词：GPS；路桥工程；隧道工程；测量技术
一、引言
随着中国道路测量水平的持续性的提高，道路测量处理任务也面临着相应的更高技术要求。现代公路测量主要采用各种全站仪、GPS和自动化程度较高的公路测量处理设备，主要目的是为了用于研究重要的测量路线，常用的是在纸上画线的方法。随着道路GPS的日益普及，一旦测量完成其在野外行业的主要目的，道路吊装的野外作业不仅可以在很大程度上降低人员的野外作业强度，还可以在很大程度上提高道路吊装作业的精度和吊装作业的效率。
二、GPS的工作原理及其在公路工程中的应用
（一）GPS系统的组成
1.空间卫星星座
GPS两颗观测卫星的这一实时同步卫星空间同时导航配置解决方案设计可以有效确保您在这个地球上的任何一个时间和地点在任何时刻都至少每天内都可以同时实现卫星同步同时导航观测一个信号到4颗卫星,以满足便于同时达到精密观测卫星同时导航与全球精确定位的必要空间需求。
2.地面监控部分
GPS监控系统的平台监控监测系统由5个平台地面站基点组成,包括平台主控站、地面监控天线监测站和移动监测站。
3.用户设备部分
用户连接设备系统包括了所有一个GPS射频接收机、数据处理器和软件以及一个微处理机和其他终端连接设备,以便于获取全球导航卫星电文和全球定位卫星信息,经简单的视频数据处理加起来可以实现实时全球定位与卫星导航。
(二)GPS系统的工作原理
1.伪距测量原理
用站点卫星信号伪随机码分别进行卫星测距的两种基本原理的实际操作实质上就是通过对各个站点卫星接收机的本站各地段卫星号码与各个站点上的卫星信号发射传送信号的其他卫星伪随机码发射信号分别进行测距相关性数据分析综合处理,测定站点卫星发射信号从各个站点上的卫星信号测距传送到各个站点卫星接收机的无线信号传播发射持续时间,然后用无线传播持续时间发射长度之比乘以站点卫星发射光速度的计算方法获得从站点传送到各个站星间的最大更远距离,以此两种方式应用来有效帮助用户确定站点卫星信号测距传送到各个站点的三维空间地理坐标。2.载波相位测量原理
由于实际误差不具有规律,所以这种误差改正往往难以正确的直接反应实际误差的变化分布,经过多次改正的误差观测残余值中仍依然保存着所有误差残余值与误差的相互影响。这时我们可以在一个观测误差方程中直接加入一个相应的各种附加物理参数应用来彻底消除误差残余值对误差的直接影响。例如对一个接收机假设钟差,可以按每一个已知观测历元素假设一个已知钟差作为未知观测参数。对其他零件误差也同样可以同时采用同的测量方法。
三、解决GPS高程问题的方法研究
(一)高程系统
1.大地高系统
大地高高度系统指的是以大地参考椭球面为测量基准面的一种高程测量系统,地面一点的高沿大地的标高为位于地面另一点的高沿通过位于该基准点的参考椭圆半球面乘法对角线圈所到达的参考椭球面的平均距离。GPS高度测量所需要获得的三维高程坐标结果是基于一个wgs-84椭圆半球的三维坐标,所以此处所需要讨论的半球高程坐标是基于椭圆半球WGS-84的坐标测地高度。由于对天地高度的物理定义也是众所周知的，它们只是一个量，不一定有真正的物理应用。高程大地坐标是基本大地坐标的重要组成部分，与整个低空大地坐标系统密切相关。对于为不同位置定义的特定大地测量参考系,也可能会直接构成不同的具体大地高高度系统,同一点在不同的大地基准条件下有不同的具体大地坐标高程。
2.正高系统
正高测量系统指的是以一个大地水准面起点作为测量基准面的一种高程测量系统,地面上一点a的正高系统定义公式为由一个地面的起点朝向a一边沿着地铅垂直直线长的方向延伸到达的大地水准面的平均距离。正高斯数具有明确的数学物理象征意义。
3.正常高系统
由于正高实际上已经完全无法精确性地进行正高求定,因此我们可以直接考虑根据需要直接使用高大地测量观测的常规地球物理系统。传统的高精度大地测量观测地球物理系统的主要原则是以合理的强化大地测量水平作为新的高精度大地测量观测地球物理系统的主要观测地球物理数据。
(二)高程基准
1.高程基准面
为了在目前为止全国各地和省区市范围内初步研究建立统一的和实际线路总高程观测计算基准系统,必须先要初步研究确定一个和实际线路总高程观测起算点的基准面,即每个和线地面实际观测起算点和实际线路总高程的平均实际观测起算面为基准面。因为由整个地球内陆大地水准面及其大地包裹面的连接处所形成的整个地球内陆大地体与其在整个地球上的几何形体最为紧密并且接近,因此通常都会选用这种地球大地水准面上的包裹作为其最高紧密程度的大地基准面。
2.水准原点
国家级高程检测基准面可以长期稳定，便于用水准控制网进行测量，全国各地通常都建立国家级高程检测基准面，每个验潮站附近都应建立一个坚实、可靠的、可长期使用的、保持原点高程检测稳定的基准面。精密高程水准的计算方法有助于确定当前国家高程基准面原点与当前国家高程基准面之间的低高差,并以此处的高程高差来辅助推算目前全国各地的水准高程。
一般每个发达国家都可能需要每年重新设置一个国家水准质量指标参考原点信息网,由国家水准指标主点、附点和国际水准指标参考点三个部分组成。为了有效率地保证精密水平国家标准规定使用水准精密高程测定原点网对精密高程的准确测定性和可靠性,国家标准规定使用水准精密高程测定原点网必须用精密水准国家规定水准测量测定系统进行测定。我国的黑色地质基层水准质量检测中心原点建设网点主要是直接建在青岛观象山,其他的检测网点都主要是直接建设在黑色砂质基层地壳稳定,质地坚硬的黑色砂质基层花岗岩上。有一个次要电子主点、两个主要电子附点、三个主要电子参考点共六个主要参考点由其综合组成。
五、结论
道路与高速桥梁工程企业是目前GPS测量技术广泛应用的一个重要组成领域,道路和桥梁工程公司可能需要跨越复杂的地形类型进行测量，如地形测量某些类型的地形图像和区域，具有大、中、小规模的精度，以建立带状地形控制测量网络，公路、桥梁、隧道和其他项目需要在特别复杂的地区建立高测量精度的地形控制测量网络。GPS测量技术不仅有效地克服了这些技术上的弱点，而且能够低成本、高效率地完成测量任务，有效地保证了测量精度。因此,GPS测量技术目前能够在大型道路与高速桥梁中广泛被示范应用已经是必然的,未来或终有一天能够取代其他传统道路测量技术手段也同样是必然的。
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