RTK技術(shù)在公路橫斷面測量中的應(yīng)用

李瑞濤

（四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 四川 成都 610081）

0 引言

目前，科技得到快速發(fā)展，在測量中諸多技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，GPS-RTK技術(shù)因具有精度高、速度快、不受地形通視等條件限制的特點，成為了公路測量中的重要組成部分，大大提高了公路橫斷面測量的效率。尤其在近幾年的不斷發(fā)展下，GPS-RTK技術(shù)憑借著自身的眾多優(yōu)勢（如方法簡單、節(jié)省時間、成本低廉、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等）逐漸被眾多的測繪公司和施工單位所認(rèn)可，相信在未來的幾年時間內(nèi)，該項技術(shù)會得到更加廣泛的應(yīng)用和完善，所以，積極探究RTK技術(shù)在公路橫斷面測量中的應(yīng)用具有重大現(xiàn)實意義。

1 GPS-RTK技術(shù)的基本概述

1.1 GPS-RTK技術(shù)的特點

GPS-RTK技術(shù)的特點主要包括以下幾點：（1）在測量過程中應(yīng)用 GPS-RTK技術(shù)可以降低外業(yè)勞動強(qiáng)度，提高野外工作效率，與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比較效率高達(dá)幾倍；（2）GPS-RTK技術(shù)的測量精度比較高，且不會受到環(huán)境和通視條件所帶來的影響；（3）在高級公路工程測量過程中，特別是山區(qū)等較為復(fù)雜的區(qū)域，應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可以有效提高測量效率；（4）GPS-RTK技術(shù)具有實時性，能夠有效改變傳統(tǒng)測量模式，形成實時三維空間坐標(biāo)，在公路路線、橋梁等眾多勘察任務(wù)中可以實現(xiàn)實時放樣、中樁測量及橫斷面測量等工作。

1.2 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

RTK系統(tǒng)組成為：GPS 接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備，見圖1。RTK的整套設(shè)備重量輕、使用方便、操作簡單、數(shù)據(jù)可靠、測量精度高、觀測時間短，能夠充分的達(dá)到傳統(tǒng)的測繪工作和其他的工程使用要求。嚴(yán)格意義上分析，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢眾多，（1）提高工作效率，在常規(guī)地形條件下應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可以減少測量人員的勞動強(qiáng)度，提高公路測量的效率；（2）定位精度高：一般而言，只要滿足GPS-RTK的基本工作條件，其測量精度可以達(dá)到厘米級；（3）可實現(xiàn)全天候作業(yè)，在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)的時候，只要滿足電磁波工作條件，便可以不受氣候、時間等因素所帶來的影響，尤其與傳統(tǒng)測量方式相比較，優(yōu)勢眾多；（4）自動化與集成化程度比較高，在對各項數(shù)據(jù)處理的時候能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種測繪功能，減少人為測量以及計算中所存在的誤差。

圖1 GPS--RTK的組成圖

2 公路橫斷面測量中GPS-RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)對比

公路橫斷面測量采集的是沿線路法線方向地形變化點相對于中線點的高差和水平距離數(shù)據(jù)，只有明確這兩項數(shù)據(jù)，才可以繪制某里程處的橫斷面圖，它是計算土石方數(shù)量的重要依據(jù)。我們要測量的就是中樁兩側(cè)原地面每一個變化點相對于中樁的高差和平距，所以公路橫斷面測量是一項非常繁瑣的測量工作。

傳統(tǒng)公路橫斷面測量的方法有：（1）花桿皮尺法，僅適用于山區(qū)低等級公路，精度低。（2）水準(zhǔn)儀皮（塔）尺法，用水準(zhǔn)儀測高差，皮（塔）尺丈量距離，適用于地勢較為平坦且高植被稀少的地區(qū)，精度高。（3）全站儀法，用全站儀的距離測量模式，即可顯示出平距和高差，適用于地形復(fù)雜但高植被稀少的地區(qū)，精度高。

與傳統(tǒng)公路橫斷面測量技術(shù)相比， GPS-RTK技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。見表1.

表1 GPS--RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)的對比

3 GPS-RTK在公路橫斷面測量中的應(yīng)用

3.1 測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

根據(jù)外業(yè)測量的需要，提前編輯好道路設(shè)計文件（包括起始樁號、半徑、緩和曲線等曲線要素信息）并保存在手薄里，這樣就可以利用GPS手薄內(nèi)的道路軟件調(diào)取編輯好的道路設(shè)計文件進(jìn)行中線放樣和橫斷面的采集工作。

3.2 設(shè)置基準(zhǔn)站和流動站

先將基準(zhǔn)站架設(shè)在在測區(qū)附近的已知點上，開機(jī)后用手薄連接基準(zhǔn)站并進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置和無線電設(shè)置，最后輸入天線高。設(shè)置好基準(zhǔn)站后用手薄連接流動站接收機(jī)，對流動站接收機(jī)進(jìn)行設(shè)置并輸入相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，待儀器初始化成功后即可完成測量前的準(zhǔn)備工作。

3.3 橫斷面測量

測量時可以采用1+3的模式（1個基準(zhǔn)站+3個流動站）。其中1個流動站用于測設(shè)中樁，另外兩個流動站用于測量對應(yīng)中樁兩側(cè)的橫斷面，外業(yè)測設(shè)過程中GPS手薄可以實時顯示出測點樁號或偏差。橫斷面采集時，首先加載道路設(shè)計文件，然后設(shè)置采集斷面里程（見圖2），在中樁的垂直方向上移動流動站至此中樁的橫斷面方向地形變化點處，實時測定地形變化點的三維坐標(biāo)。對于復(fù)雜的地形（如溝、渠、坑、塘等）應(yīng)加密測量特征點，對于地勢相對平坦的地區(qū)，只需采集主要的邊界點即可，并現(xiàn)場繪制草圖，以便于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。需要注意的是，在整個測量過程中要將前后的偏移量控制在一定范圍之內(nèi)（≤5cm），橫斷面測量的寬度也要滿足所測量的公路在橫向設(shè)計中的需要。橫斷面測量采集的所有點都保存在橫斷面點庫里，導(dǎo)出時，從橫斷面點庫里導(dǎo)出，導(dǎo)出格式可以選擇海地或緯地橫斷面格式，結(jié)合對應(yīng)軟件，直接生成橫斷面線。最后將野外數(shù)據(jù)傳入電腦，并整理成內(nèi)業(yè)設(shè)計需要的電子版格式，這樣就可以用來進(jìn)行公路設(shè)計。以下是以中海達(dá)RTK為例導(dǎo)出的橫斷面采集數(shù)據(jù)成果，見圖3。

圖2 橫斷面采集

圖3 橫斷面采集數(shù)據(jù)成果

4 結(jié)束語

綜上所述，GPS-RTK技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，不僅提高了測量精度，而且時間也比較快，僅僅需要3s左右便可以達(dá)到厘米級精度。在整個測量過程中不會受到通視條件的限制，無論是性能還是效果均明顯優(yōu)于常規(guī)測量儀器。該法應(yīng)用于高等級公路的中樁測設(shè)和橫斷面測量，其定位精度可達(dá)到厘米級，完全能夠滿足規(guī)范要求。GPS-RTK技術(shù)備受測量人員的喜愛，減少了勞動強(qiáng)度和數(shù)據(jù)后續(xù)的處理強(qiáng)度，提高了工作效率。在新時期，公路橫斷面測量中應(yīng)用 GPS-RTK技術(shù)同樣至關(guān)重要，這不僅實現(xiàn)了測量手段的顛覆性變化，并且也在很大程度上對精度以及效率進(jìn)行了改善，在未來的發(fā)展中，還需不斷完善，使其更加準(zhǔn)確，發(fā)揮其作用與價值。