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在道路工程中，GPS目前主要用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點(diǎn)等。高等級公路的迅速發(fā)展對勘測技術(shù)提出了更高的要求，由于線(xiàn)路長(cháng)、已知點(diǎn)少，因此，用常規測量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿(mǎn)足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術(shù)建立線(xiàn)路首級高精度控制網(wǎng)，如滬寧、滬杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網(wǎng)，然后用常規方法布設導線(xiàn)加密。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內的點(diǎn)位誤差只有2cm左右，達到了常規方法難以實(shí)現的精度，同時(shí)大大提前了工期。浙江省測繪局利用Wild200GPS接收機的快速靜態(tài)定位功能，實(shí)測了線(xiàn)路的全部初測導線(xiàn)，快速、高精度地建立了數百公里的高速公路控制網(wǎng)，取得了良好的效果。 GPS技術(shù)同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無(wú)需通視，可構成較強的網(wǎng)形，提高點(diǎn)位精度，同時(shí)對檢測常規測量的支點(diǎn)也非常有效。如在江陰長(cháng)江大橋的建設中，首先用常規方法建立了高精度邊角網(wǎng)，然后利用GPS對該網(wǎng)進(jìn)行了檢測，GPS檢測網(wǎng)達到了毫米級精度，與常規精度網(wǎng)的比較符合較好。GPS技術(shù)還在隧道測量中具有廣泛的應用前景，其測量無(wú)需通視，減少了常規方法的中間環(huán)節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經(jīng)濟和社會(huì )效益。 差分動(dòng)態(tài)GPS在道路勘測方面主要應用于數字地面模型的數據采集、控制點(diǎn)的加密、中線(xiàn)放樣、縱斷面測量以及無(wú)需外控點(diǎn)的機載GPS航測等方面。1994年6月，在同濟大學(xué)試驗了KART實(shí)時(shí)相位差分衛星定位系統，在1km范圍內達到了優(yōu)于2cm的精度，因此，能夠用于線(xiàn)路控制網(wǎng)的加密。GPS測量包含有三維信息，可用于數字地面模型的數據采集、中線(xiàn)放樣以及縱斷面測量。在中線(xiàn)平面位置放樣的同時(shí)，可獲得縱斷面，在中線(xiàn)放樣中需實(shí)時(shí)把基準站的數據由數據鏈傳到移動(dòng)站，從而提供移動(dòng)站的實(shí)時(shí)位置。由于GPS儀器|儀表|儀表不像經(jīng)緯儀那樣可以指示方向，因此，需與CAD系統相結合，從而可在計算機屏幕上看到目前位置與設計坐標之間的差異。 機載動(dòng)態(tài)差分GPS應用于航測，在德國和加拿大已取得了成功，用載波相位差分測出每個(gè)攝影中心的三維坐標，而不再需要外控點(diǎn)測量，取得了良好的效果。 GPS在汽車(chē)導航和交通管理中的應用 三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車(chē)輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進(jìn)行導航。汽車(chē)導航系統是在GPS的基礎上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新技術(shù)。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車(chē)速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動(dòng)器、LCD顯示器組成。 GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），得到該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標、速度、時(shí)間等信息。為提高汽車(chē)導航定位的精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當汽車(chē)行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛星信號時(shí)，系統可自動(dòng)導入自律導航系統，此時(shí)由車(chē)速傳感器檢測出汽車(chē)的行進(jìn)速度，通過(guò)微處理單元的數據處理，從速度和時(shí)間中直接算出前進(jìn)的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進(jìn)的方向，陀螺儀還能自動(dòng)存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時(shí)停車(chē)時(shí)，系統也可以重新設定。 由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車(chē)位置坐標、前進(jìn)的方向都與實(shí)際行駛的路線(xiàn)軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線(xiàn)統一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個(gè)地圖匹配電路，對汽車(chē)行駛的路線(xiàn)與電子地圖上道路的誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)匹配，并做自動(dòng)修正，此時(shí)，地圖匹配電路通過(guò)微處理單元的整理程序進(jìn)行快速處理，得到汽車(chē)在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線(xiàn)。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關(guān)信息。 GPS導航系統與電子地圖、無(wú)線(xiàn)電通信網(wǎng)絡(luò )及計算機車(chē)輛管理信息系統相結合，可以實(shí)現車(chē)輛跟蹤和交通管理等許多功能，例如： 1.車(chē)輛跟蹤 利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車(chē)輛的實(shí)際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動(dòng)，使目標始終保持在屏幕上；還可實(shí)現多窗口、多車(chē)輛、多屏幕同時(shí)跟蹤，利用該功能可對重要車(chē)輛和貨物進(jìn)行跟蹤運輸。 2.提供出行路線(xiàn)的規劃和導航 規劃出行路線(xiàn)是汽車(chē)導航系統的一項重要輔助功能，包括： 自動(dòng)線(xiàn)路規劃：由駕駛員確定起點(diǎn)和終點(diǎn)，由計算機軟件按照要求自動(dòng)設計最佳行駛路線(xiàn)，包括最快的路線(xiàn)、最簡(jiǎn)單的路線(xiàn)、通過(guò)高速公路路段次數最少的路線(xiàn)等。 人工線(xiàn)路設計：由駕駛員根據自己的目的地設計起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線(xiàn)路庫。線(xiàn)路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計線(xiàn)路，并同時(shí)顯示汽車(chē)運行路徑和運行方法。 3.信息查詢(xún) 為用戶(hù)提供主要物標，如旅游景點(diǎn)、賓館、醫院等數據庫，用戶(hù)能夠在電子地圖上根據需要進(jìn)行查詢(xún)。查詢(xún)資料可以文字、語(yǔ)言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監測中心可以利用監測控制臺對區域內任意目標的所在位置進(jìn)行查詢(xún)，車(chē)輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來(lái)。 4.話(huà)務(wù)指揮 指揮中心可以監測區域內車(chē)輛的運行狀況，對被監控車(chē)輛進(jìn)行合理調度。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標通話(huà)，實(shí)行管理。 5.緊急援助 通過(guò)GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發(fā)生事故的車(chē)輛進(jìn)行緊急援助。監控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規劃出最優(yōu)援助方案，并以報警聲、光提醒值班人員進(jìn)行應急處理。 GPS技術(shù)在汽車(chē)導航和交通管理工程中的研究與應用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開(kāi)始并已取得了一定的成果。加拿大卡爾加里大學(xué)設計了一種動(dòng)態(tài)定位系統，該系統包括一臺捷聯(lián)式慣性系統、兩臺GPS接收機和一臺微機，可測定已有道路的線(xiàn)性參數，為道路管理系統服務(wù)。美國研制了應用于城市的道路交通管理系統，該系統利用GPS和GIS建立道路數據庫，數據庫中包含有各種現時(shí)的數據資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設施等，該系統于1995年正式運行，為城市道路交通管理起到了重要作用。 近些年來(lái)，國外研制了各種用于車(chē)輛誘導的系統，其中對車(chē)輛位置的實(shí)時(shí)確定主要依靠慣性測量系統以及車(chē)輪傳感器。隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，GPS大有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車(chē)輛誘導的GPS定位一般是在城市中設立一個(gè)基準站，車(chē)載GPS實(shí)時(shí)接收基準站發(fā)射的信息，經(jīng)過(guò)差分處理便可計算出實(shí)時(shí)位置，把目前所處位置與所要到達的目標在道路網(wǎng)中進(jìn)行優(yōu)化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達目標的最優(yōu)化路線(xiàn)，為公安、消防、搶修、急救等車(chē)輛服務(wù)。 GPS是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的最具有開(kāi)創(chuàng )意義的高新技術(shù)之一，必然會(huì )在諸多領(lǐng)域中得到越來(lái)越廣泛的應用。相信隨著(zhù)我國經(jīng)濟的發(fā)展，以及高等級公路的快速修建和GPS技術(shù)應用研究的逐步深入，其在道路工程和交通運輸中的應用也會(huì )更加廣泛和深入，并發(fā)揮出更大的作用. |
