基于CORS技術的帶狀地形測量研究

廖玉斌

摘 要：該文以城市道路測量為研究背景，探討了CORS技術在帶狀地形測量中的應用思路。論文首先分析了道路勘測的主要內(nèi)容，進而詳細研究了外業(yè)施測的內(nèi)容，包括繪制大比例尺帶狀地形圖、道路中線測設和道路縱橫斷面測量3個方面，最后探討了觀測數(shù)據(jù)的分析思路，證明了CORS測量滿足道路工程測量的要求。

關鍵詞：CORS 道路 工程測量 觀測數(shù)據(jù)分析

傳統(tǒng)的公路勘測工作辛苦且繁瑣，存在著勘測周期長、工作效率低等諸多問題。從經(jīng)緯儀的偏角法、全站儀的極坐標法，設置基站并采用電臺通訊的常規(guī)RTK測量到目前基于CORS的網(wǎng)絡RTK實時放樣，最大限度地減輕公路勘測工作量，提高公路勘測效率和勘測精度，一直是公路勘測工作者孜孜以求的目標。CORS應用于道路工程測量，主要包括采用網(wǎng)絡RTK進行帶狀地形圖的繪制，道路中線的測設，道路縱、橫斷面圖測量等。在此次試驗中由于時間有限，沒有對道路工程的整個測量過程進行試驗，重點介紹了道路中線的定線測量和道路的縱橫斷面測量的過程、數(shù)據(jù)的處理并進行了精度分析。

1 工程概況

某道路工程總長1 460 m。測區(qū)內(nèi)地勢平坦，交通方便，但沿途建筑物較密集，車流量較大，通視條件不好。采用常規(guī)方法測量工作任務重、效率低?？紤]用CORS下的網(wǎng)絡RTK技術進行此次道路定線測量、縱斷面測量、施工控制點測量等測量工作。

2 測量內(nèi)容

2.1 繪制大比例尺帶狀地形圖

GNSS網(wǎng)絡RTK技術打破了常規(guī)RTK中流動站和參考站距離較近的限制，增大了流動站與參考站的作業(yè)距離。用戶作業(yè)范圍可由最多20 km擴大到50～70 km甚至更遠。并且能夠完全保證精度。利用CORS下網(wǎng)絡RTK進行測圖，真正意義上的改變了傳統(tǒng)的先控制后碎部的測圖模式。這種作業(yè)模式是利用幾個永久性的參考站同時向流動站發(fā)送差分信息，極大地提高了流動站點位精度。理論上整網(wǎng)范圍內(nèi)的流動站點位精度是相同的，與此同時差分服務范圍擴展到網(wǎng)外60 km。在一些舊路改造工程中，在精度要求允許的情況下可以將GNSS天線和數(shù)據(jù)電臺天線固定在機動車上，只需機動車沿著原有道路連續(xù)地行走即可完成測量工作，這樣大大地提高測量速度，減輕外業(yè)測量的勞動強度（如圖1）。

2.2 道路中線測設

在完成道路線形圖上定線后，需將道路中線在地面標定出來。傳統(tǒng)的放樣方法是根據(jù)道路的設計參數(shù)計算出中樁的樁號和設計坐標（一般每隔20 m或50 m及其倍數(shù)設立一個整樁，在地形變坡地，曲線的主點處，土質(zhì)變化及地質(zhì)不良地段，與已有建筑物、構筑物相交的地方設立加樁。）然后將全站儀安置在控制點上進行放樣。這種放樣方法需要控制點與放樣點之間通視，放樣點的誤差不均勻。采用CORS模式的網(wǎng)絡RTK放樣，只需將中線樁點的坐標輸入GNSS手簿中，系統(tǒng)就會定出放樣的點位。由于每個點的測量都是獨立完成的，不會產(chǎn)生累積誤差，各點放樣精度趨于一致。因此，運用網(wǎng)絡RTK放樣真正實現(xiàn)了單機作業(yè)，測量員只要手持GNSS接收機就可獨立完成道路中樁測設。

2.3 道路縱橫斷面測量

利用全站儀具有三維坐標測量的功能，在中樁放樣過程中可同時測量出中樁的高程，避免了重復測量工作。在測量過程中需要測站點和待測點需要通視，在地形復雜的地區(qū)也存在搬站測數(shù)較多的問題。

采用CORS模式的網(wǎng)絡RTK技術改變了傳統(tǒng)的測量模式，道路中線確定后，根據(jù)采集的中線樁點坐標通過繪圖軟件便可繪出道路縱橫斷面圖。

3 外業(yè)施測

在施測前制定了測量方案。包括依據(jù)有關標準制定出作業(yè)方法和技術要求，保證質(zhì)量的主要措施和要求等，投入儀器設備：中海達V30 GNSS RTK 1臺，TOPCON全站儀（2"）1臺，DS3水準儀1臺。完成了以下具體測量任務。

（1）道路中線測設：根據(jù)道路現(xiàn)狀邊線進行內(nèi)業(yè)解算道路中線樁號和中樁坐標，每隔20 m布設一個中樁，在單位門口，地形變坡地，有道路相交的地方進行加樁。利用網(wǎng)絡RTK的放樣功能將上述解算的點放于實地，用全站儀進行坐標回采，差值均在±5 cm內(nèi)。

（2）縱斷面測量：是在中線測設的基礎上進行的。以測區(qū)附近已有四等水準點為高程起算點，按照圖根水準的精度要求（附合線路閉合差≤（mm），L為附合路線長度（km），沿中樁逐樁布設為附合水準路線經(jīng)過平差計算后得出施測樁位的地面高程。測量完畢將同一個中樁點的水準高程和RTK采集高程作比較，差值均在±4 cm內(nèi)。差值大的應分析原因，防止粗差出現(xiàn)。

（3）施工控制點測量：利用RTK的數(shù)據(jù)采集功能，在相交道路口施工范圍外選擇了4個施工控制點。施工控制點采用三腳架方式獨立測量兩測回取平均值，每次觀測歷元數(shù)不應少于30個，兩次測量平面坐標分量差值不應大于±2 cm，如果超限應重新測量。測量完畢應用全站儀對控制點距離進行檢測，檢測相對誤差不應大于1/4 000。

4 觀測數(shù)據(jù)分析

觀測完成后，對觀測數(shù)據(jù)進行了以下3項的對比。

通過表1可以看出，用RJK放樣中樁后用全站儀回采縱坐標差值最大值為0.020 m，橫坐標差值最大值為0.012 m，點位誤差最大值出現(xiàn)在樁號為k0+22處，最大誤差為= 0.023 m，滿足點位誤差值均在±5 cm內(nèi)的要求。

通過表2可以看出，在測設完中樁，通過RTK回采中樁高程與經(jīng)水準點聯(lián)測平差計算后出的高程比較，高程差值最大值出現(xiàn)在樁號為k0+380處，最大值為-0.025 m，滿足差值均在±4 cm內(nèi)的要求。在該次試驗中RTK高程測量的高精度取決于該市似大地水準面模型的建立。

用RTK對施工控制點獨立測量兩測回后，兩次觀測值差值最大值出現(xiàn)在T1處，最大值為=14.4 mm，滿足兩次測量平面坐標分量差值均不應大于±2cm的要求。對控制點坐標取其平均值后，通過坐標反算計算出T1-T2、T3-T4的距離，隨后用全站儀對控制點距離進行檢測，相對誤差最大值出現(xiàn)在邊T3-T4處，最大值為1/30 854。相對誤差均滿足不應大于1/4 000的要求。

參考文獻

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