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英文名称:Highway Engineering
主管单位:湖南省交通厅
主办单位:湖南省交通科学研究院
出版周期:双月刊
出版地址:湖南省长沙市
语
种:中文
开
本:16开
国际刊号:1674-0610
国内刊号:43-1481/U
邮发代号:
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1975
期刊收录:
核心期刊:
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
【关键词】直线长度;驾驶疲劳;安全事故
项目的研究意义
道路过长的直线路段容易使驾驶员因景观单调而产生驾驶疲劳、注意力不集中、反应迟缓等现象,一旦发生突发事件,就容易因反应不及而发生交通事故。另外,驾驶员在长直线路段上易开快车,致使车辆进入直线路段末段后的曲线路段时速度仍较高,若遇到曲线路段超高不足等情况,往往容易发生车辆倾覆或其它类型的交通事故。根据交通心理学知识,从驾驶员心理和生理角度考虑,直线段长度过长,公路线形过分单调,环境缺乏变化,将导致以下弊端:驾驶行为单一造成驾驶员精神处于抑制状态,易使驾驶员放松警惕,遇到突况,来不及反应而造成车祸;易使驾驶员产生趋势心理,即趋向于尽快通过长直线路段,不自觉地提高车速;由于长直线路段视觉参照比较少,往往导致驾驶员对距离估计不足,造成超速和车距不足;此外,长直线路段在白天易产生由长时间阳光照射造成的眩光,夜间易造成车辆之间的相互灯光干扰,从而诱发交通事故。据统计,我国在平直路段上发生交通事故的比例约为89%。然而,我国现行《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)对直线的最大长度却没有具体的规定,仅指出“直线的长度不宜过长”。显然,这样的规定并不能起到切实指导路线设计的作用。因此,针对道路直线路段的最大设计长度进行相关研究十分必要。
国内外研究现状分析
为了保障道路交通安全,在路线设计时直线不宜过长。我国现行《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)对直线的最小长度,即同向平曲线及反向平曲线间的最小直线长度有具体规定。但对直线的最大长度没有规定,仅指出“直线的长度不宜过长”。前联邦德国和日本的经验值为20倍设计车速的长度,即72s的行程。前苏联和美国的规定偏长。前苏联规定最大直线长度为8km,速度按100km/h计,相当于80倍设计车速的长度,288s的行程。美国规定最大直线长度为3分钟设计车速行程,速度按100km/h计,相当于5km,即50倍设计车速的长度。
科学依据
我国目前在道路设计中,一般参考前联邦德国和日本的经验值20倍设计速度的长度来进行设计。然而,由于驾驶员的精神状态受行驶速度的影响,因此从绝对长度的角度对最长直线长度进行规定不如从行程时间的角度进行规定更为合适。再加上我国的国情与国外不同,道路环境、驾驶人员和车辆情况的不同必然会影响到路线设计,因此,我国在进行道路直线路段的设计时仅仅参考国外的经验值进行设计是不合适的。另外,适宜的最大直线长度与道路交通环境的其他组成因素是分不开的。道路上车辆的多少、路侧景观是否单调、路面条件的好坏、行驶速度的快慢等都会对驾驶员的精神状态产生影响,从而影响平直路段上驾驶疲劳的形成时间。因此,对不同类型的道路,直线的最大设计长度也不宜规定统一的取值。
本课题主要通过对已知的道路直线段的试验来总结出在直线路段上的行程时间和驾驶员疲劳程度的关系,所得结果可为将来道路设计规范相关部分的修订提供理论参考依据。此外,以往研究多基于设计人员的经验;本课题引入心电图测量方法,从道路使用者——驾驶员的角度进行量化研究,研究结果更符合实际、更人性化。
1、研究目标,研究内容,拟解决的问题
本项目将通过现场试验的方法,从避免驾驶员疲劳的角度出发来研究道路直线路段最大安全设计长度。主要包括以下两部分内容:
一 在测试路段上研究驾驶员的ECG(心电图)指标与疲劳程度的关系;
二 驾驶员的疲劳程度与直线行驶路段长度之间的关系。
本项目拟解决的关键问题是驾驶员疲劳程度的测量。这是因为驾驶疲劳是不能被直接测量的,能测量到的只是驾驶员在心理上、生理上和操作上的外在表现。本课题采用心电图实时测量驾驶员的心理、生理状态,那么如何根据测量到的数据分析得到驾驶员的疲劳程度是需要解决的关键问题。
2拟采取的技术路线
本次研究主要通过运用心电图的测量方法来计算出心率周期,并通过采用心率变异系数依据驾驶疲劳的生成模型进行变换,最终得到疲劳驾驶时间的最大阈值。通过这些数据得出合理的直线路线设计长度。
3、可行性分析
项目的立意新颖,具有创新性和探索性;目标明确,有实际的研究价值;内容难易适中,比较适合本科生的知识水平和工作能力。研究方案具体详实,可操作性强,工作进度和工作量安排合理,有利于学生处理好日常学习与创新研究的关系。
本项目组已经对利用心电图测量驾驶员的疲劳程度进行了一定的研究。由于心电图频域分析指标受分析时间段长短的影响很大,且HF、LF所代表的生理变化的实质有待进一步研究,所以本项目将采用心电图时域分析指标——心率变异系数来衡量驾驶员的唤醒程度,并在此基础上依据驾驶疲劳的生成模型进行变换,从而衡量出驾驶员的疲劳状态。
项目组成员均为公路学院学生,有一定的专业基础,指导老师是曾对驾驶疲劳和路线设计开展过研究,有较好的工作积累,项目参加人员的学科特色和专业背景对于开展研究是十分有益的。
本项目的特色与创新之处
1. 以往研究多基于设计人员的经验;本课题引入心电图测量方法,从道路使用者——驾驶员的角度进行量化研究,研究结果更符合实际、更人性化。
2. 本课题改变以往多使用绝对长度来规定直线最大长度的做法,通过对行程时间的分析来确定最大直线长度。驾驶员的疲劳程度受到行驶速度的影响,从时间上对直线最大长度进行规定更为合理。
3.本课题主要通过对已知的道路直线段的试验来总结出在直线路段上的行程时间和驾驶员疲劳程度的关系,所得结果可为将来道路设计规范相关部分的修订提供理论参考依据。
参考文献:
[1]《公路路线设计规范》(JTG D20- 2006)
[2]杨少伟.道路勘测设计版(第三版)[M].北京:人民交通出版社,2009.
[3]程国柱.裴玉龙.CHENG Guo-zhu.PEI Yu-ling 高速公路直线段最大长度合理取值研究[期刊论文]-公路交通科技2008,25(8)
[4]张锐.程建川直线长度对平曲线安全性的影响[期刊论文]-中外公路2004,24(2)
【关键词】翻转课堂;土木工程;教学;改革
0 引言
土木工程专业是一个宽口径的一级学科,包括建筑工程、交通工程、岩土工程和地下工程等二级专业方向[1]。土木工程专业以培养“复合型”工程技术人才为目标,以交通方向为例,本专业旨在培养适应现代化建设需要,有扎实的基础理论和专业知识,又较强的实践能力,从事道路桥梁工程的设计、施工组织管理等方面的工程技术人才[2]。大部分高等院校的教学计划中有以下主干课程,三大力学、建筑材料、项目管理、道路勘测设计、施工技术等专业基础课和专业课[3]。
翻转课堂是和微课、Mooc紧密联系在一起的新型教学模式,它的核心思想是提高学生的学习能力和主动学习性,让学生成为教学活动中的主角。现阶段的教学活动主要是老师讲学生听,老师在课堂上讲授知识点,学生在课后完成相应的习题。而应用了翻转课堂教学模式后,整个学习过程中的主角转变为学生[4]。学生在课前可在免费的在线平台观看微课程,Mooc就是目前较为流行的一种大规模开放性在线课程。学生可利用手机或电脑在课前学习知识点,一遍听不懂可听两遍,两遍听不懂可听三遍,这样就避免了课堂上教师教一遍而听不懂知识点的困惑。课堂中教师只需解决学生的问题[5]。
基于土木工程专业的办学特点和翻转课堂的思想,下面从土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程三大方面进行教学改革的探讨。
1 专业基础课教学改革
1.1 目前的教学方式中出现的问题
土木工程专业的专业基础课有理论力学、材料力学、结构力学、测量工程和建筑材料等,除了测量工程有两周的室外实际操作课程以外其余的课程均为课程讲授课程。其中的理论力学、材料力学和结构力学是本专业核心基础课,同时这三门课程也是多数同学学习中较为困难的课程。在一些土木工程专业院校,每学期补考率和重修率最高的课程都是这三门课程。以结构力学为例,目前的上课方式大多为板书加PPT,由于有大量的计算演示过程,即便是PPT授课,教师也需要用黑板加粉笔进行教学。教师按照教学大纲和进程计划在45分钟的课堂中将每一道例题和每一个知识点讲解给大家。如结构力学超静定结构的力法方程,这部分只是较抽象,知识点不易理解,课堂上教师讲解一遍力法方程的原理,学生在没有提前学习的情况下可能听得懵懵懂懂。因时间有限,教师在有限的45分钟内需继续讲解下一个知识点。往往,教师被一黑板一黑板的粉笔灰刺激的声音沙哑、咳嗽不停,但讲台下的部分学生听得云里雾里。长期以往,教师患上了咽炎等职业病,而学生由于听不懂丧失了学习的兴趣,把力学课程当成了大学生涯的拦路虎,很多留级甚至退学的学生中均有一两门力学课程未达到合格标准。
1.2 翻转课堂带来的教学改革
随着教育界科学技术革命的到来,翻转课堂可以改变上述教学中出现的问题。
在微时代的潮流中,教育领域产生了“微课程”。教师针对某一个知识点在15分钟,甚至更短的时间内讲清楚。如上述的力法方程原理,学生在课前收听或观看教学音频或视频,听一遍可能似懂非懂,听两遍可以接受并理解,听三遍可能会加深印象,听四遍或许能学以致用。如此,在课前学生已掌握了知识点,并能完成相关作业。而在课堂上,老师的职责是回答并进一步提高学生的应用能力,在翻转课堂的理念下,利用微课程和Mooc将原来的教学模式彻底改革,以促进学生的主动学习性并使所有的学生都能理解某一难懂的知识点,同时将任课教师从大量的讲解中解放出来。这种教学模式带来的最大好处是,土木工程专业的学生不再对力学课程感到惧怕,有了坚实的力学基础后可以更好地学习后续的专业课。
2 基于翻转课堂的专业课教学改革
土木工程专业的专业课教学任务是通过学习使学生能够掌握设计和施工技术与管理的基本技能,并具备一定的专业素养。以交通土建方向为例,专业课包括桥梁、隧道工程和施工技术等多门课程。以施工技术为例,传统的教学方式为课堂讲授,利用黑板、PPT或视频资料,在32学时内需要掌握路基、路面、桥梁和隧道工程的施工方法,并学会施工组织设计。
本课程与实践紧密联系,如果在课堂中单纯地介绍理论方法和设计理念,很难引起学生的学习兴趣,但若能在课堂上播放相关技术的视频资料再去讲授,教学效果将会提高许多。但短短的32个小时,让课堂的时间变得很珍贵,授课期间不可能观看大量的视频资料。目前,教师往往利用课间休息时间给学生播放视频。如此,学生们对于现场操作较陌生,因理解不到某一技术部分学生对本专业失去信心。但是,基于翻转课堂的教学模式下,学生可在课前观看教师提供或在线免费的视频资料。在课堂上,教师只需将施工方法进行总结和归纳,也可针对某一工程方法模拟一座桥梁或隧道的施工组织设计。翻转课堂的教学模式让专业课不再枯燥,同时让学生在课后有迫切需要提高专业知识的紧迫感,最关键的是我们的本科生能够在最短的时间内适应工作岗位。
3 实践类课程教学改革
3.1 实践类课程中出现的问题
土木工程专业的实践类教学课程包括课程设计、生产实习和毕业设计,这类课程的教学目的是让学生有一定的动手和设计能力。学生参与到实际工程中,运用学到的理论知识完成设计和施工中较为简单的工作。仍然以交通土建方向为例,目前国内大部分高等院校的专业课中会增加一周的课程设计、一个月的生产实习和一个学期的毕业设计。课程设计主要在课程讲授结束后教师指导学生操作,以某一个计算点为中心而完成相应的设计过程。如路面工程,一周的课程设计需要完成路面的结构组合设计、路面厚度计算两大步骤。这类课程设计需要大量的反复计算,最终以数据来验证成果。但随着各类应用软件的普及,如东南大学路面设计软件可以让一周的课程设计在一天内完成。如此,原教学计划中课程设计的时间已显得绰绰有余。生产实习的时间为大四第一学期的第一个月,施工和设计单位往往因时间短暂不便管理实习生而拒绝接受学生,很多学生只能应付着完成实习任务。这样,生产实习的教学目的并没有达到教学计划。毕业设计有三个多月,时间在大学期间的最后一个学期,设计任务包括道路勘测设计和桥梁设计,工作的重点是在教师提供的路线图或地质条件下计算相关参数。如此,在某种意义上学生只是完成了一套既定公式的计算。
3.2 基于翻转课堂的实践类课程教学改革
生产实习和毕业设计的时间可以安排在大四第一学期,生产实习和毕业设计可以同时进行。学生利用四个的时间(8月、9月、10月和11月)参与到施工和设计中,外业实习完成后利用一个月时间进行相关的毕业论文(设计)。大四的第二学期主要进行专业课教学,在毕业前一个月让学生根据所学的专业知识和实习中掌握的现场经验最后系统地完成毕业论文(设计)。课程设计可改完专业课的大作业,而不必再安排单独的一周时间。
4 结论
笔者根据自身在教学中遇到的问题和感受,基于翻转课堂的理念对于土木工程专业的专业基础课、专业课和实践类课程有了以上一些教学改革的思路。这些思路能否实施,还需在今后的改革中逐一验证。
【参考文献】
[1]丁以兵,黄伟,贾冬云.应用型土木工程专业本科毕业设计改革研究[J].安徽工业大学学报:社会科学版,2011(6).
[2]薛刚,郭晓燕.土木专业毕业设计模式的探索与实践[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2012(2).
[3]杜国锋,赵彦.土木工程施工系列课程立体教学模式的探索[J].高等建筑教育,2006(2).
论文摘要:以培养创新能力人才为目标,从课堂教学入手,对研究型大学路基路面工程课程教学方法展开研究,提出了以讨论法代替传统简单教学、经典基础理论与最新研究成果结合、实验课程穿插课堂教学、深化课程设计等改进措施,提高学生创新能力及解决复杂问题的能力。
路基路面工程是土木工程专业道路方向的一门专业主干课程。该课程涵盖知识点较多,主要集中在路基工程及路面工程两个部分,涉及交通工程学、材料科学、岩土工程学、工程地质及水文地质、结构工程等相关学科。课程一般设置约60学时。在开设该门课程之前,通常需要先完成道路建筑材料、交通工程学、公路勘测、土质土力学等课程的学习。传统课程设置目标要求学生在掌握一定专业知识的基础上,具备自主完成规定设计项目,综合运用所学知识解决实际问题的能力。教学型大学以招收本科层次的学生为主体,履行人才培养职能,塑造高水平技能型人才,注重学生掌握专业知识的广度。研究型大学侧重培养学生的创新能力,注重创新环境的建设,在教学环节过程中注重学生掌握专业知识的深度,并具备以现有知识为基础开展相似问题的分析和解决能力。以路基路面工程教学为例,教学型大学应力求学生对教学内容全面掌握,实现知识点掌握的广度要求。研究性大学以研究型人才培养为己任,注重课程热点问题掌握的深度。当前,区别对待研究型大学与教学型大学课程教学十分必要。传统填鸭式教学方式对于研究型大学教学目标的实现有一定影响,难以达到预期的教学深度和效果。此外,路基路面工程课程教学内容多,涉及范围广,传统被动的学习方式,很难实现对知识点的全面、深入掌握。鉴于此,开展课堂讨论式教学、经典基础理论与现阶段研究成果相结合、穿插实验课程、深化课程设计等教学改革意义深远。
一、讨论式教学
讨论式教学法是探究式教学的一种重要形式和方法。它强调在教师的精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先设计、组织、启发学生就特定问题充分发表自己的见解,以培养学生的独立思考能力和创新精神[1]。该方法是以学生为中心,通过讨论学习提高学生的自学能力、推理能力、运用所学知识解决实际问题的能力。讨论式教学方法在素质教育和创新教育中扮演中非常重要的角色,它为发展学生的主体性,培养学生的创新思维提供了良好条件。
实施讨论式教学方法的前提是教师必须预先明确课堂讨论内容,讨论题目应紧扣教学内容要求,把握好题目的难度和深度,并提前3~5天下发题目给学生。教师应提前完成基础知识的讲授,在此基础上发挥学生自主学习的空间,通过查阅资料、小组内部讨论、互助学习完成相关内容,并在学习的过程中将自己难以解决的问题标注,留待课堂教学讨论时供大家探讨、解惑。教师应把握题目的讨论方向,注意课堂讨论的节奏,按照教学计划的设置,针对每个讨论题目预留足够的总结时间,解答学生在自主学习及课堂讨论过程中遇到的难点。讨论式教学对于提高学生学习兴趣,发挥创新意识,提高学生创新研究能力具有举足轻重的作用,有助于提高学生自主学习的能力,锻炼学生发现问题、解决问题的能力。
二、基础理论与研究成果结合
了解知识点当前的研究成果是激发学生学习积极性、拓展学习空间、培养研究意识的重要途径,常规本科阶段的学生往往处于被动学习状态,在片面强调考试成绩的大环境下,常常采取对书本知识硬性记忆,而忽视了知识点的应用及该知识点的拓展空间[2]。此现象在教学型大学中尤为常见。研究型大学以建设创新环境、培养创新能力为首要目标,在该类院校的课堂教学环节中,针对某个知识点,教师应向学生阐述该知识点最新的研究近况及当前研究现状中存在的问题。如在沥青路面设计部分,在讲解道路结构层位设计时,应阐述当前路面力学计算的研究现状以及以弹性层状体系为基础路面力学计算方法的局限及改进方向。
路基路面工程是一门发展较为迅速的学科,新的理论、新的施工机具、新的施工方法及管理方法每天都有变化,在基础理论知识的讲解过程中无视新成果的存在,势必会影响教学效果,无益于提高学生的学习效果。引入最新研究成果辅助教学的方法要求教师花费更多的时间去了解自己研究方向以外的科研成果,对任课教师提出了更高要求。本科教学内容较为宽泛,教师的工作是最大限度地提升学生创新意识,在有限学时的课堂教学中力求使学生获得最大的知识储备。
三、实验课程穿插课堂教学
实验教学是土木工程专业的一个极为重要的环节,它可以有效弥补课堂理论教学的不足,增强实践性。路基路面工程的先修实验课程基本来自道路建筑材料实验及土质土力学实验。如沥青三大指标测试、混合料油石比确定、土的塑液限等基础实验[3]。此处所指的实验课程并非前述此类基本实验,是指在教学过程中针对抽象难懂的知识点在教师指导下,学生自行设计模型、自行加载验证,丰富课堂理论教学的一种方式。如在进行沥青路面结构层底拉应力计算的教学中,可鼓励学生采用相似材料进行小型实验,采用贴应变片等技术方式完成加载、测试,验证课堂教学成果,加深学生对所学知识的理解,同时也应鼓励学生在实验室内针对理解存在偏差的问题进行深入研究。当前,本科阶段学生对实验室的利用较低,除了进行必须的实验课程外,学生很少在实验室进行相关研究学习。为培养学生自主创新的研究能力,研究型大学的实验室应全面开放,鼓励学生走进实验室,进行创新性实验。吉林大学近 年来开展大学生创新实验计划就是以研究小组的方式在实验室内完成相应级别的科研项目,取得了丰硕的成绩。
四、深化课程设计
课程设计在土木工程相关专业中的地位极为重要。以道桥工程专业为例,设置课程设计的课程有公路勘测设计、结构设计原理、路基路面工程、桥梁工程等[4]。课程设计是对课程的全面总结,它以完成某一小课题的形式实现对整门课程的一个有效串接,将各个章节看似孤立的知识点有机地结合到一个大问题中来,使学生对课程的知识点充分掌握[5]。
笔者调研发现,当前路基路面工程课程设计存在以下问题:一是,大多数课程设计围绕理论计算部分,而且主要针对沥青路面结构层设计及水泥路面结构层设计两大部分展开,立题范围相对较小;二是课程设计的难度偏小,学生可以按照书中例题所示步骤机械地完成,没有发挥学生创新空间,收获较小,达不到课程设计的根本目标。分析路基路面工程课程设计中存在的问题,笔者建议采取深化路基路面工程课程设计的方式增强课程的教学成果,满足研究型大学创新环境建设目标的需求。一是,拓展路基路面工程课程设计的选题范围,实现课程设计的多样化,教师将课程设计题目分类,如设置实验类课程设计及计算类课程设计,学生可结合自己的研究兴趣自主选择。二是,加深课程设计的难度,鼓励学生查阅资料解决复杂问题。可将传统课程设计中进行道路结构层厚度计算的题目改为道路结构拉应力或者剪应力分布规律的分析。在分析问题、解决问题的过程中,教师应全程指导,随时解答学生疑惑,以实现高水平课程设计的预期目标。
参考文献:
[1] 陈保国.讨论式教学方法在路基路面工程教学中的探索与实践[J].高等建筑教育,2009,18(6):78-90.
[2] 丁华.道路建筑材料课程教学改革探讨[J].西南农业大学学报:社会科学版,2011,9 (5):204-206.
[3] 王宝民,刘伟.基于创新能力主线的建筑材料课程教学改革与过程优化[J].中国科教创新导刊,2010(11):13-15.
【关键词】GPS;市政工程;工程测量
近些年来,随着对交通的迫切需求,大量的交通基础建设项目开工建设。同时,科技的进步也促使了富有特色的交通项目不断出新,如各式各样特大桥、磁悬浮轨线等。这些都对测绘工作提出了新的要求:快速、经济、准确。传统的测量方法越来越难以跟上设计技术的步伐和快速的施工速度。GPS技术的出现正迎合了现代测绘的新要求。目前GPS 技术已被成功应用于道路勘测设计、施工放样以及运营过程中的安全检测等各个方面。
1、GPS 技术概述
GPS 定位是以 GPS 卫星和用户接收天线之间的距离为基本观测量,根据已知的卫星瞬时坐标,确定用户天线所对应的位置,其实质是空间距离后方交会。在一个测站上只需3个独立距离观测量。GPS采用的是时差测距原理,即通过测量GPS信号从卫星传播到用户接收机的时间差计算距离,由于卫星钟与用户接收机钟不同步,因此,观测的测站至卫星间的距离称为伪距。卫星钟差可以通过卫星导航电文提供的钟差参数修正,接收机钟差难以预先准确确定,可将其作为未知参数与观测站坐标在数据处理中一并解出。在一个测站上,除了三个待定位置参数外,还需要增加一个接收机钟差参数,因而至少应有4个同步伪距观测量,即至少必须同步观测4颗GPS卫星。
全球定位系统(GlobalPositioingSystem)卫星定位技术是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统,随着数字地球概念的深入和发展,不断的改进、完善其硬件和软件,以其自动化、高效益、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时等功能及显著的特点,能为各类用户提供精密的三维坐标.速度和时间,GPS系统的用户是非常隐蔽的,它是一种单程系统,用户只需接收而不必发射信号,因此用户的数量也是不受限制的,赢得了广大用户的信赖,并成年感的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、地形地籍测量、海洋测绘、地球动力学、资源勘察等学科,加快了整发世界向前发展的进程。
GPS技术相对于其他的定位、测量技术,其技术优势是很明显的,主要表现在以下几个方面:
1) 功能多、用途广。GPS系统不仅可用于测量、导航,还可用于测速、测时。测速的精度可达 0.1m/s,测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。2) 定位精度高。GPS可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度及时间信息。随着GPS定位技术及数据处理技术的发展,其精度还将进一步提高。3) 实时定位。利用GPS进行导航,既可实时确定运动目标的三维位置和速度,由此可实时保障运动载体沿预定航线运行,亦可选择最佳航线。特别是对军事上动态目标的导航,具有十分重要的意义。
2、GPS 在市政工程测量中的应用探讨
2.1 GPS在市政公路测量中的应用
随着公路等级的提高,对公路测量提出更高的要求。一般可以根据测区范围的大小和测量仪器的精度高低,将公路勘测分为传统公路勘测和现代公路勘测。所谓传统公路勘测,是指用普通测量仪器 (经纬仪、测距仪、水准仪等) 所从事的路线勘测,即现场选定路线交点和转点,然后布置中线,进而完成整个路线勘测工作。现代公路勘测,是指用精密测量仪器(GPS、全站仪、水准仪等) 所从事的路线勘测,采用的是纸上定线法。随着GPS定位技术,特别是实时GPS动态定位技术在公路勘测中的应用,公路勘测作业流程的改革已进入可行阶段,一次性外业测量完成工作目标变成可能,从而大为减轻测量作业人员的劳动强度。这种作业方式的显著特点是测量精度高,工作流程少,作业效率高。一般用于测区范围较大、必须考虑地球曲率影响的公路测设。
在实际测量时,具体的作业方法如下:采用两台(或两台以上) 接收机,分别安置在一条(或数条) 基线的端点,根据基线长度和要求的精度,按GPS测量系统外业的要求同步观测四颗以上的卫星数时段,时段长度根据测量等级确定。
在采用GPS对公路进行测量时,特别要注意以下技术问题:
1)当确认外接电源电缆及天线等各项连接完全无误后,方可接通电源,启动接收机。2) 开机后接收机有关指示显示正常并通过自检后,方能输入有关测站和时段控制信息。3) 接收机在开始记录数据后,应注意查看有关观测卫星数量、卫星号、相位测量残差、实时定位结果及其变化、存储介质记录等情况。4) 一个时段观测过程中,不允许进行以下操作:关闭又重新启动;进行自测试(发现故障除外);改变卫星高度角;改变天线位置;改变数据采样间隔;按动关闭文件和删除文件等功能键。
2.2 GPS在市政电力工程测量中的应用
电力工程测量是市政电力工程建设中一项重要的内容,按照其作业服务对象一般分为厂站工程测量、送电工程测量及施工工程测量等内容。电力工程测量既具有一般工程测量作业特点,又具有其独特的行业特点,主要表现在:
1)虽然一般厂区的建设面积不大,但是其有很多附属设施,如电厂有除灰管线系统、取排水系统、输变电系统、铁路运输系统等等;而所有这些系统都不是独立的,都和外界有着千丝万缕的联系,都要和城建规划系统、国家坐标高程系统联系在一起。2) 厂区控制测量对内部精度要求比较高,特别是要能满足设备安装时施工放样测量的要求,比如平面控制要求为:对于厂区平面控制网的坐标系统,主测区内投影长度变形值不大于2.5cm/km。利用GPS技术可以很方便快捷的实现对电力工程厂区内的测量,主要测量技术步骤如下:
1)方格网的设计,既要满足将来施工放样的需要,同时要保证方格网的边要与主建筑物平行,还要考虑到施工过程中临时建筑和道路的影响,防止在施工过程中受到破坏;以往方格网的设计是以总平面图为基础,以主厂房为主线作为控制因素,桩位的位置在总平面图上不易直观反映且可能在施工过程中受到影响;如果采用在CAD下应用总平面图并结合施工单位的实际需求,将能合理策划方格网的边长和位置,方便直观地获知方格网点位置坐标。2) 放样方格网点位置在埋设桩位过程中要得到确定,防止调整桩位坐标位置时偏离出桩位。对方格网点点位中误差应满足< 士5”的精度要求,是容易做到的。但对于方格网直线度限差< 士5”的要求,如果采用全站仪必须进行多次调整,才能满足要求,结合已经成熟的GPS技术和3D技术,在精确获得桩位中心坐标的前提下,在CAD下精确获取各方格网点的调整数据,然后再用高精度全站仪进行放样调整方格网点,将会提高调整方格网点满足精度要求的准确性。3) 应用GPS快速静态测量技术配合全站仪进行方格网直线度限差的检验,再用全站仪随机抽检部分直线角,然后比较和GPS 快速静态测量角度的差值来推算判定整个方格网的精度情况将会大大提高作业效率和减轻劳动强度。
3、结语
GPS 技术发展的过程也是其在测量应用上不断完善的过程。GPS技术是一门新型的定位技术,因此我们在测量应用中既要顾及GPS自身存在的问题,又要解决测量上固有的矛盾。
参考文献:
[1]胡成良. 浅谈市政工程测量中应用GPS RTK的新模式[J].改革与开放.2009(07)