對高速公路外業(yè)測量的探討

郭長和

(黑龍江省路友工程招標代理有限公司)

1 高速公路外業(yè)測量的現(xiàn)狀及技術應用

1.1 我國高速公路外業(yè)測量的現(xiàn)狀

高速公路的外業(yè)測量應在步驟上做較細的劃分，如下:(1)敷設中樁的路線;(2)測量中樁的高程;(3)測量橫斷面;(4)測繪地形圖;(5)調查并勘測路基、路面及排水;(6)勘測并調查小橋涵;(7)勘測并調查大、中橋;(8)勘測并調查隧道(9)勘測并調查交叉的路線;(10)勘測并調查沿線設施(11)調查環(huán)境保護過程;(12)勘測并調查臨時工程;(13)對工程的經濟情況進行調查。

1.2 儀器測量現(xiàn)狀

外業(yè)的測量儀器主要有:RTK儀器，全站儀，水準儀，經緯儀等。在中線測定時，主要采用GPS動態(tài)放樣，既能保證路線的測設精度，又比較省時省力。在測量儀器上，主要選用拓普康公司所生產的全套RTK測量儀器。中樁高程測量時，采用水準儀，傳統(tǒng)的光學儀器保證了高程測量的精度。測量橫斷面時，采用全站儀，電子儀器的應用也使得數(shù)據(jù)的讀取與計算，更加快捷、準確。而其他勘測與調查，則可采用全站儀或經緯儀。

1.3 RTK 技術應用

GPS測量技術的發(fā)展是在RTK定位技術的基礎上的新突破，這種技術在高速公路的發(fā)展尚有著廣闊的應用前景。基準站和流動站組成了RTK系統(tǒng)的實時動態(tài)定位，實時動態(tài)測量的有效保障就是無線數(shù)據(jù)通訊，它是以首級控制點在某一個點上的精確高度為基準點，在此基準點作為基礎安裝接收機作為參考站，通過此參考站來連續(xù)觀測衛(wèi)星，衛(wèi)星信號可以通過接收機不斷的傳輸?shù)搅鲃诱旧希€可以在基準站上通過無線電設備進行數(shù)據(jù)觀測，利用相對定位原理為流動站進行三維坐標和測量精度的計算。而這種方式，恰恰可以通過對觀測質量和基線解算結果的收斂情況，實現(xiàn)對監(jiān)測待測點的實時監(jiān)測。具體的觀測時間可以根據(jù)待測點的精度指標，這樣做不僅可以提高工作效率，還可以減少多余的觀測。目前實時動態(tài)定位常見的兩種測量模式為:快速靜態(tài)定位和動態(tài)定位，通過這兩種模式可以在現(xiàn)代的公路工程中進行全面的公路勘測、和GIS(地理信息系統(tǒng))的數(shù)據(jù)采集。在這種系統(tǒng)下的新型儀器可以將躲過的衛(wèi)星系統(tǒng)繼續(xù)列入跟蹤對象，在接收機中探測出衛(wèi)星數(shù)據(jù)，從而提高工作效率，全球的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)技術一直是由美國國防部掌握的衛(wèi)星無線電導航系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以提供到全球、全天候、24h的衛(wèi)星定位和測速定時服務。而全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)相類似。

2 高速公路外業(yè)測量發(fā)展的具體構想

2.1 外業(yè)測量中的中樁敷設

外業(yè)測量中的中樁敷設利用的是RTK技術，這種技術主要原理是對接收機進行手持定位，可以無限制的接近定位點，從而能夠詳細的掌握具體點位坐標。尤其是在這個過程中，無論在地形上對任何點、任何地物進行特殊要求都能夠對其進行反復的查找、輸入、修改。在此設想中，不僅可以通過改變軟件和硬件模塊來改變測量儀器，還可以通過這種方式來改變儀器的測量方法。具體做法為(1)衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，線路中的坐標線位，可以先通過儀器中的線位數(shù)據(jù)來確定。在接收機中，測量人員的位置與人員位置垂直的中樁距離和方向可以在顯示中明確找到。確定坐標點后測量人員便可以接近中樁，然后就可以確定并準確測量到中樁的三維坐標;如果該中樁的三維坐標不夠準確，不滿足測量所需目標的特征，那么另外一種查找方式就是沿該坐標點的方向去移動到大致所需點附近的位置，然后再返回到原路線上，緩慢的接近該目標點，這樣以來就可以敲定目標樁號，確定該點的三維坐標。這樣做則可以不需要重復輸入樁號，節(jié)約重復工作的時間。在此過程中可以攜帶一個方便的掌上電腦，在此存儲設備中可以存儲三維化的地圖，從路面及初步的斷面數(shù)據(jù)中形成三維透視圖，對于圖形可以通過CAD軟件或其他相關軟件進行實現(xiàn)。在掌上電腦進行數(shù)據(jù)交換時，可以通過外部傳輸設備與RTK接收機進行對接，對接過程中可以實時看到防線點所在的三維地圖中的地形位置，如果沒有合適的地方可以即使做到現(xiàn)場調整，然后在利用接收機重新覆蓋，從而做好最優(yōu)化的路線方案。

2.2 中樁高程的測量

目前主要采用水準儀對中樁進行測量。激光測量儀器也是通過水準儀進行測量的，其主要工作原理是因為水準儀上面有一個水準尺，它是由特殊的反射材料制成的，可以通過電子特制的水準儀發(fā)出的水平射線反射回來，顯示出數(shù)據(jù)，從而直接計算出數(shù)據(jù)差。在計算數(shù)據(jù)時，記錄人員可以用掌上電腦進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理可以根據(jù)專業(yè)的計算軟件進行計算，并且做出數(shù)據(jù)平差。做出的數(shù)據(jù)可以再反向傳輸?shù)秸粕想娔X中，與路線中樁測量進行數(shù)據(jù)傳輸。而在此過程中，因為可以直接形成斷面數(shù)據(jù)，所以在很大程度上避免了數(shù)據(jù)輸入時的錯誤，也避免了數(shù)據(jù)計算時的繁瑣。

2.3 橫斷面的測量

全站儀和RTK可以配合連接掌上電腦對橫斷面的數(shù)據(jù)進行全面測量，在測量時可以將三維地圖模型與測量屬性相比較，在數(shù)據(jù)上有效的減少測量誤差，當測量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來后就可以直接生成橫斷面數(shù)據(jù)，這樣操作的好處是盡可能少的減少輸入數(shù)據(jù)的過程。通過掌上電腦上所取得的數(shù)據(jù)進行處理后可以利用圖形的方式顯示測量點位置，從而能很好的確定測量距離，保證具體位置具體測量，從而大大的提高工作效率，有效的避免漏測和重復測量。

3 結束語

綜上所述，在對高速公路外業(yè)測量時，無論是在施工期間還是后期管理的一體化數(shù)據(jù)鏈中，無論是任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，勢必都會違背公路勘測設計一體化的根本要求，成為影響高速公路施工與建設的弊端。因此，在我國未來的高速公路外業(yè)測量中，務必要先發(fā)展高速公路中的軟硬件，將測量向著更為精準、更為高效的方向發(fā)展，從而進一步推動高速公路測量技術的進一步發(fā)展與完善，更好的確保高速公路施工質量，提高高速公路使用質量，進而更好的為人們服務。

[1] 董學文，宋文.電子全站儀實現(xiàn)公路測量自動化[J].公路，1993，(6).

[2] 王永田.RTK在工程測量中的應用[A].天津市測繪學會四屆十次理事會論文集[C].2004.

[3] 許婭婭.全球定位系統(tǒng)(GPS)實時動態(tài)(RTK)技術在公路勘測設計中的應用研究[D].長安大學，2006.