高速公路施工測(cè)量中GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用分析

蘇韜

摘 要：為了解決特殊環(huán)境下高速公路施工測(cè)量精度偏低問(wèn)題，本文選取GPSRTK技術(shù)作為測(cè)量研究工具，以某工程為例，設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用方案。測(cè)量結(jié)果表明，GPS技術(shù)效率較高，測(cè)量結(jié)果精度較高，RTK技術(shù)不受通視限制，測(cè)量操作更為靈活，測(cè)量精度在誤差允許范圍之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：GPSRTK技術(shù);施工測(cè)量;高速公路

中圖分類號(hào)：U238;U212.24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

為了加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，我國(guó)擴(kuò)大了高速公路建設(shè)覆蓋面積，部分地理環(huán)境較為復(fù)雜的路段成為了重點(diǎn)建設(shè)工程。為了保證工程質(zhì)量，對(duì)公路施工中測(cè)量技術(shù)提出了更高要求[1]。GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）的出現(xiàn)，為施工測(cè)量開(kāi)辟了新的研究路徑，配合RTK測(cè)量技術(shù)，能夠得到準(zhǔn)確率較高、信息全面的測(cè)量結(jié)果[2]。為了充分發(fā)揮GPSRTK技術(shù)作用，本文對(duì)此技術(shù)在某高速公路施工測(cè)量中的應(yīng)用方法展開(kāi)探究。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

本研究以某高速公路修建工程為例，對(duì)GPSRTK技術(shù)的應(yīng)用測(cè)量方法進(jìn)行研究。該工程施工路段全長(zhǎng)10 452.6 m，路面寬度為26 m。該工程除了路基施工以外，還包括一段橋梁建設(shè)施工路段。其中，基坑施工放樣測(cè)量允許誤差20 mm～30 mm，關(guān)于橋梁路段的測(cè)量偏差不得超出±10 m。另外，構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的測(cè)量同樣存在誤差限定要求，誤差允許范圍均為±20 mm。

1.2 工程地理位置

本工程所處位置地勢(shì)呈現(xiàn)出南高北低特點(diǎn)，主要由山地、丘陵、平原組成。依據(jù)工程地理位置特點(diǎn)，可以將其拆分為山陵重丘、壟崗—丘陵、平原3種類型：（1）山陵重丘：該區(qū)域地面高程范圍90 m～220 m，山脈沿著東西方向分布，山體的高度差大約130 m，加大了高速公路施工測(cè)量難度;（2）壟崗—丘陵：該區(qū)域中崗狀平面分布占地面積較大，地面高程范圍30 m～120 m，最大高度差60 m，最小高度差40 m，關(guān)于公路修建測(cè)量的精準(zhǔn)度要求極高，否則容易造成道路通行安全影響;（3）平原：該區(qū)域地勢(shì)平坦，施工測(cè)量難度較小，比較容易得到準(zhǔn)確性較高的測(cè)量數(shù)據(jù)。

1.3 項(xiàng)目施工中的測(cè)量要求

本工程所處地理位置比較復(fù)雜，需要采用的高質(zhì)量施工工藝，才能夠保證高速公路項(xiàng)目施工質(zhì)量。精準(zhǔn)的測(cè)量是施工工藝水平提升的關(guān)鍵，所以本文以施工測(cè)量作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行研究。綜合考慮測(cè)量效率、精準(zhǔn)度、功能性等要求，在測(cè)量中必須使用到的儀器包括全站儀、GPSRTK技術(shù)等[3]。為了充分發(fā)揮這些測(cè)量工具在施工測(cè)量中的作用，需要掌握這些測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用方法。其中，GPSRTK技術(shù)是本項(xiàng)目測(cè)量的核心工具，本文著重對(duì)這種技術(shù)在施工測(cè)量應(yīng)用方法進(jìn)行探究。

2 GPSRTK技術(shù)在高速公路施工測(cè)量中的應(yīng)用

GPSRTK技術(shù)在公路施工測(cè)量中的應(yīng)用原理如圖1所示。

圖1中，GPS技術(shù)用于施工位置定位測(cè)量，RTK技術(shù)用于動(dòng)態(tài)差分測(cè)量，從而獲取實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，后者技術(shù)包含在前者技術(shù)范圍之內(nèi)。

2.1 GPSRTK儀器精度

（1）GPS。該儀器采用快速靜態(tài)測(cè)量方法，沿著垂直方向的測(cè)量精度為±5 mm+1 ppmRMS;沿著水平方向的測(cè)量精度為±0.25 mm+1 ppmRMS;（2）RTK。該儀器采用動(dòng)態(tài)測(cè)量方法，沿著垂直方向的測(cè)量精度為±20 mm+1 ppmRMS;沿著水平方向的測(cè)量精度為±10 mm+1 ppmRMS[4]。

2.2 GPS測(cè)量應(yīng)用

（1）控制網(wǎng)的加密與復(fù)核測(cè)量。根據(jù)公路施工測(cè)量需求，檢查測(cè)量設(shè)備是否可以正常作業(yè)。待確定所有設(shè)備無(wú)誤后，將工作人員拆分為兩個(gè)小組，分別負(fù)責(zé)電子水準(zhǔn)高程控制、GPRS平面控制。其中，前者設(shè)置4個(gè)測(cè)量點(diǎn)，后者設(shè)置6個(gè)測(cè)量點(diǎn)，采用靜態(tài)測(cè)量方法，借助GPS工具采集地理位置信息，經(jīng)過(guò)2d時(shí)間，完成特定路段信息的采集、數(shù)據(jù)信息的平差處理。為了保證測(cè)量結(jié)果可靠性，本研究組織復(fù)測(cè)工作，按照測(cè)量指標(biāo)設(shè)計(jì)方案，分別對(duì)項(xiàng)目施工各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。得到測(cè)量結(jié)果：沿著垂直方向的測(cè)量誤差為6.43 mm，該測(cè)量結(jié)果在誤差±10 mm以內(nèi);沿著水平方向的測(cè)量誤差為7.65 mm，該測(cè)量結(jié)果在誤差±10 mm以內(nèi)，兩項(xiàng)測(cè)試指標(biāo)均在誤差允許范圍之內(nèi);（2）導(dǎo)線加密點(diǎn)的部署。GPS技術(shù)在施工路段地理位置測(cè)量中應(yīng)用的第二環(huán)節(jié)就是加密控制點(diǎn)的部署，需要綜合考慮施工現(xiàn)場(chǎng)條件因素，在不影響現(xiàn)場(chǎng)施工的情況下，部署導(dǎo)線加密點(diǎn)。所以，這些加密點(diǎn)的分布存在一個(gè)共同的特點(diǎn)，即與涵洞、橋梁施工位置留有一定距離，不會(huì)對(duì)施工進(jìn)度造成影響。在此情況下，考慮現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)線加密處理需求，部署16個(gè)加密點(diǎn)。由于加密點(diǎn)的布設(shè)對(duì)精度控制要求不是很高，所以此處應(yīng)用RTK技術(shù)工具采取快速放樣處理，形成一個(gè)初步加密點(diǎn)部署方案;（3）導(dǎo)線加密點(diǎn)的觀測(cè)。待布設(shè)的加密點(diǎn)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，持續(xù)此狀態(tài)3～4天，對(duì)水準(zhǔn)外業(yè)和導(dǎo)線采取加密處理。經(jīng)過(guò)外業(yè)信息采集、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的計(jì)算與觀測(cè)、數(shù)據(jù)平差3個(gè)重要環(huán)節(jié)的處理，需要耗費(fèi)大約5d時(shí)間。所有處理操作完成以后，開(kāi)始對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測(cè)，按照工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)。觀測(cè)結(jié)果顯示，本觀測(cè)方案得到的測(cè)量結(jié)果精度均在誤差允許范圍之內(nèi)，并且觀測(cè)效率較高，可以為高速公路地理位置測(cè)量提供可靠工具。

2.3 RTK測(cè)量應(yīng)用

RTK測(cè)量方法應(yīng)用條件要求不是很高，不受通視限制，主要借助虛擬基站，完成路基挖填等環(huán)節(jié)施工指標(biāo)數(shù)據(jù)的測(cè)量。由于測(cè)量精度偏低一些，所以在一些精度要求偏低的公路施工測(cè)量中應(yīng)用。（1）路基挖填的測(cè)量。路基挖填的測(cè)量精度要求控制在±30 mm之內(nèi)，RTK工具測(cè)量精度滿足此要求。為了使得測(cè)量操作更加靈活，本次測(cè)量選取任意一點(diǎn)作為測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量該點(diǎn)的邊距與高程，依據(jù)高程測(cè)量數(shù)值，經(jīng)過(guò)計(jì)算推出道路邊距理論值。而后，計(jì)算實(shí)際測(cè)量邊距與理論邊距之比和差值，以邊距理論值為標(biāo)準(zhǔn)，將測(cè)量點(diǎn)所處位置轉(zhuǎn)移到理論邊距位置處，再次測(cè)量邊距與高程，將再次測(cè)量出的數(shù)值應(yīng)用到計(jì)算模型中，求出邊距之比和差值，形成一個(gè)循環(huán)計(jì)算分析過(guò)程，直到理論邊距與高程值均與實(shí)測(cè)位置相同。關(guān)于此項(xiàng)工作的開(kāi)展，由兩人完成，其中一人打樁、計(jì)算數(shù)據(jù)，另外一人攜帶測(cè)量?jī)x器采集數(shù)據(jù);（2）公路橋梁部分及其他特殊路段的測(cè)量。此部分測(cè)量工作的開(kāi)展，在需要測(cè)量的特殊路段上放樣，以坐標(biāo)法作為測(cè)量手段，按照設(shè)計(jì)的測(cè)量點(diǎn)布設(shè)圖，依次采集各個(gè)樁坐標(biāo)數(shù)據(jù)，包括高程、邊距等。為了便于統(tǒng)計(jì)分析，為各個(gè)樁編號(hào)。應(yīng)用效果表明，RTK在路基挖填、橋梁部分及其他特殊路段的測(cè)量中，測(cè)量精度均未超出誤差允許范圍。

3 總結(jié)

本文以某工程為例，選取GPSRTK技術(shù)作為高速公路施工相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)測(cè)量工具。依據(jù)兩種技術(shù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，利用GPS技術(shù)精準(zhǔn)測(cè)量施工位置信息，借助RTK技術(shù)，在虛擬基站測(cè)量精度要求較低的路基挖填等環(huán)節(jié)施工指標(biāo)數(shù)據(jù)。測(cè)量結(jié)果表明，GPSRTK技術(shù)適用于特殊地貌的高速公路施工測(cè)量，并且測(cè)量精度和信息覆蓋面均滿足要求。

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