陕西：基于“3S”的公路勘察设计和工程远程监控技术应用研究成功--路桥科技--资讯--路桥网

　　近日记者从陕西省交通运输厅科教处了解到，交通运输部西部交通建设科技项目“基于网络的GPS单点精密定位及一机多天线技术在西部公路建设中的应用研究”，于2010年12月27日，在西安通过了西部交通建设科技项目管理中心的鉴定验收。会议由西部交通建设科技项目管理中心主持，中国科学院院士陈俊勇教授担任鉴定专家委员会主任委员。鉴定和验收委员会听取了项目组的汇报，审阅了有关技术资料，经过认真讨论，专家对该研究项目给予高度评价，认为研究结果，对我国高等级公路建设，特别是西部山区复杂地形条件下的公路勘测设计、施工和安全监测等具有重要应用价值，项目研究成果总体上达到国际先进水平，其中部分研究成果在公路建设领域处于国际领先水平。

　　测绘技术对确保优良的勘察设计、高质量的施工建设，以及公路的安全运营都起着极其重要的作用。现代高科技发展的重要成果“3S”技术（全球卫星定位系统（GPS）、卫星遥感（RS）、地理信息系统（GIS））作为现代测绘的重要技术手段，为测绘技术的发展带来了一场全新的革命。它不但极大地提高了测绘作业的自动化，减少了人工作业强度，而且在许多应用领域彻底改变了传统测绘作业的模式与概念，极大地拓展了测绘技术的应用领域。

　　虽然“3S”技术在公路建设中得到相当广泛的应用，但是迄今还基本上未脱离原有的传统测绘的逐级控制、测图放样的作业模式。因此，不但应用领域狭窄，而且存在作业周期长、成本费用高、自动化程度低、精度难以保证的问题，特别是对于复杂的地形地貌、恶劣的天气自然环境的西部地区，这些问题就显得更为突出。目前高等级精度的控制测量基本是采用多台GPS接收机同时接收相同卫星的相对静态作业模式，该作业方法作业时间长，在山区难以保证不同测站同时接收到4颗以上相同的卫星信号，导致精度难以保证；在山区高等级公路目前的高程系统测定中，仍是采用逐站传递的精密水准测量（或三角高程测量），这种高程测量方法在山区不但作业速度慢，劳动强度大，而且精度难以保证。具有很高精度的GPS高程由于缺乏有效的高程转换方法，或是白白的浪费，或是转换后的高程精度被大大降低，不能满足设计与施工的需要。西部山区高等级公路由于复杂的地质地形，使路线纵横受到很大约束，公路沿线难免遭遇许多高边坡、滑坡等公路病害问题。尽管GPS是监测滑坡的一项有效手段，但是由于购机费用昂贵，不能构成用于监测大型滑（边）坡的实时监测系统，因而限制了这项先进技术在公路滑（边）坡监测中的应用。公路施工中的路基压实质量关系到公路的平整度和公路的使用寿命，而现行路基压实质量控制主要靠人工控制压实参数及人工选点取样检测方法，难以满足高等级公路施工质量要求，而采用GPS定位技术，结合无线通讯技术和电子技术可实现公路路基压实施工质量的实时监测与控制。

　　针对上述公路勘察设计、施工建设、安全运营监控中存在的技术问题，项目于2005年9月签订合同启动，由省厅作为保证方负责推荐管理，长安大学、武汉大学、香港理工大学和陕西省公路勘察设计院等单位联合完成。项目开展了GPS单点精密定位技术在西部公路勘察测图与施工中的关键技术、基于CQG2000的公路沿线区域似大地水准面精化GPS高程理论及应用技术、基于GPS远程实时监控的公路路基压实质量控制系统、公路滑坡监测的GPS一机多天线系统等四个方面的研究，取得了很好的成果和社会经济效益。

　　研究完成的“基于网络的GPS精密单点定位（PPP）技术在公路勘察设计、施工放样的应用”，包括公路施工测图控制网、公路设计用的大比例尺地形测图等技术方法与软件，与利用传统的静态GPS测量技术进行控制测量相比较，能够节省一半以上的野外作业时间，大大提高作业速度，降低劳动成本。

　　完成的“公路路基压实质量GPS实时监控系统”，实现了对压实设备的碾压遍数、行驶轨迹等的实时准确监控，能够对每一压实层作业面的合规性进行监控。基于CQG2000的重力与GPS/水准组合法的理论成果和相应的算法及软件，较好地解决了山区高等级公路高程控制的建立与系统的统一问题，大大减少野外劳动强度以及人力物力，减少野外勘测的时间，其经济与社会效益均十分显著。

　　“公路滑坡GPS一机多天线自动化监测系统”，可以高精度低成本实现公路设施的几何位移的监控，特别适合公路高边坡、滑坡体和桥梁等的连续监测，确保公路的安全运营，社会经济效益显著。与普通的一机一天线GPS系统相比较，GPS一机多天线自动化监测系统的成本仅为其1/5～1/7左右；若与连续运行站式的GPS监测系统相比较，GPS一机多天线自动化监测系统的成本会更低。

　　本研究项目共获得实用新型专利1项，正在申请专利1项，共获得计算机软件著作权4项，编写软件说明书及指南6册，参加国内外学术交流19次，发表学术论文50余篇（被EI或ISTP检索13篇），培养博硕士研究生12名。