淺談GPS 測(cè)量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用

李章建

中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)天津電力建設(shè)有限公司基礎(chǔ)墊江總承包項(xiàng)目部 天津 300000

GPS 在工程應(yīng)用技術(shù)上已非常成熟，在道路工程中GPS 參與了下列施工：

（1）前期準(zhǔn)備控制點(diǎn)移交復(fù)測(cè)、施工紅線的放樣、原始地貌復(fù)測(cè)、橫縱斷面測(cè)量；

（2）施工時(shí)開(kāi)挖線放樣、線路中邊線放樣、清淤換填及其他收方測(cè)量、邊坡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等；

（3）竣工測(cè)量。

1 概況

墊江縣東部片區(qū)新型城鎮(zhèn)化PPP 項(xiàng)目是重慶市重點(diǎn)項(xiàng)目，它的建成會(huì)將墊江縣城規(guī)模擴(kuò)大1/3。該工程項(xiàng)目分為九條市政道路和一條國(guó)道。工程量大、工期緊，這就需要新的測(cè)量技術(shù)應(yīng)用來(lái)保證工程完成。本論文選取朝陽(yáng)一路為載體進(jìn)行論述，它是九條市政路中的一條，為城市次干路，全長(zhǎng)2．8 公里，路幅24m，雙向4 車道，標(biāo)首有一座全長(zhǎng)45m 的橋梁。

2 難點(diǎn)

道路施工有戰(zhàn)線長(zhǎng)、地形復(fù)雜、障礙物多等特點(diǎn)。墊江屬于丘陵地貌，地形起伏大，植被茂盛，控制點(diǎn)無(wú)法保證兩兩通視?？刂泣c(diǎn)平面復(fù)核時(shí)可采用靜態(tài)觀測(cè)。

3 施工方法

3.1 靜態(tài)測(cè)量

平面坐標(biāo)復(fù)測(cè)采用靜態(tài)觀測(cè)。朝陽(yáng)一路測(cè)區(qū)共計(jì)9 個(gè)點(diǎn)（1、6 號(hào)控制點(diǎn)作為已知點(diǎn)），采用4 臺(tái)銀河系列GPS（兩臺(tái)銀河1，兩臺(tái)銀河6）從CY1、CY2、K2、ZD1 開(kāi)始連續(xù)觀測(cè)60 分鐘。本次觀測(cè)完成后，CY2、ZD1 保持不動(dòng)，將CY1、K2 儀器搬至CY03、JK01，以此類推進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)后數(shù)據(jù)采用南方SGO 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。因該條路標(biāo)首有一座橋，7、8、9 控制點(diǎn)是為了滿足橋梁需求加入。受地勢(shì)影響7、8、9 號(hào)點(diǎn)之間兩兩通視，但不與其他控制點(diǎn)通視，1-6 號(hào)點(diǎn)之間兩兩通視。下圖為靜態(tài)網(wǎng)，1-9 號(hào)點(diǎn)為施工控制點(diǎn)，k2．s、ZD1、JK01、ZD2、K6．s 為觀察點(diǎn)。

（1）基線解算：相鄰點(diǎn)間構(gòu)成基線，基線中誤差δ 也是GPS 接收機(jī)的標(biāo)稱精度，計(jì)算邊長(zhǎng)為平均邊長(zhǎng)；基線解算時(shí)嚴(yán)格控制了同步環(huán)和異步環(huán)的閉合差，本次共生成同步環(huán)16 個(gè)，異步環(huán)15 個(gè)，基線解算合格后進(jìn)入平差計(jì)算。

（2）平差計(jì)算。使用南方測(cè)繪SGO 數(shù)據(jù)處理軟件計(jì)算平差。無(wú)約束平差基線向量的改正數(shù)（VΔX、VΔY、VΔZ）絕對(duì)值均控制在3δ 之內(nèi)，若超限需剔除。

無(wú)約束平差通過(guò)檢測(cè)后，約束平差基線向量的改正數(shù)與無(wú)約束平差結(jié)果的同名基線相應(yīng)改正數(shù)的較差（dVΔX、dVΔY、dVΔZ）均需控制在2δ 之內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)超限剔除。平差時(shí)采用中央子午線為108°帶。

（3）對(duì)兩點(diǎn)間的實(shí)測(cè)距離進(jìn)行投影面計(jì)算并改正，即兩點(diǎn)間二維平面距離；

（4）用高斯平面上距離D 計(jì)算對(duì)向觀測(cè)高差公式：

往測(cè)：Hab=dtgαab+cd2+ia-tb+ΔHab

返測(cè)：Hba=dtgαba+cd2+ib-ta+ΔHba

本次靜態(tài)解算滿足E 級(jí)靜態(tài)控制網(wǎng)要求，各基線解算合格，平差完成后各控制點(diǎn)誤差均在5mm 以內(nèi)，滿足施工需求。

衛(wèi)星高度角 有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)平均重復(fù)設(shè)站數(shù) 時(shí)段長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)采樣間隔 PDOP≥15° ≥4 ≥1.6 ≥40min 15s ＜6

3.2 RTK 的使用方法及應(yīng)用

RTK 全稱為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，其便攜、高效、操作簡(jiǎn)單、精度高等特點(diǎn)深受測(cè)量從業(yè)者的喜歡。

（1）RTK 的使用方法。線路工程根據(jù)線路的長(zhǎng)短可使用四參數(shù)或七參數(shù)解算，也可根據(jù)控制點(diǎn)分布建立若干個(gè)四參數(shù)解算的項(xiàng)目，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際施工需求進(jìn)行。

四參數(shù)：線狀道路均不超過(guò)30 ㎞，故采用四參數(shù)解算，解算采用平均分布的若干個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行，解算步驟如下：

①建立新項(xiàng)目，中午子午線為108°帶（根據(jù)項(xiàng)目所在地區(qū)選擇），目標(biāo)橢球?yàn)楸本?4 坐標(biāo)系（墊江獨(dú)立坐標(biāo)系是在北京54坐標(biāo)系基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換而來(lái)，故選則該坐標(biāo)系）。

②在儀器固定的情況下，將儀器安裝在三腳架上對(duì)中整平后，量取儀器高或側(cè)片高并將數(shù)據(jù)輸入手薄，或使用對(duì)中桿，采集者要兩腳與肩同寬并保持氣泡居中，在平滑的方式下分別采集三個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)。

③將3 個(gè)控制點(diǎn)的理論坐標(biāo)值輸入手薄，并與現(xiàn)場(chǎng)采的坐標(biāo)相對(duì)應(yīng)，計(jì)算四參數(shù)，計(jì)算完成的參數(shù)應(yīng)用到該項(xiàng)目上。

④解算完成后，在其他控制點(diǎn)對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行檢查，滿足精度要求即可。

（2）RTK 應(yīng)用范圍。RTK 在線路工程的各方面都有應(yīng)用，地形圖測(cè)量、橫斷面測(cè)量、邊坡監(jiān)測(cè)、施工紅線放樣、道路施工放樣、控制測(cè)量等。RTK 在道路施工過(guò)程中可將設(shè)計(jì)提供的橫縱曲線提前輸入儀器。RTK 在工程中的應(yīng)用大大提高了工作效率，同時(shí)也減少了人員的投入。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS 是近年來(lái)的一個(gè)成熟的產(chǎn)品。我國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高速發(fā)展，這就對(duì)測(cè)量作業(yè)提出了更高的要求，隨著公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，公路設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)CAD 化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品的支持；建立勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈，減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié)。目前公路勘測(cè)中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備，但常規(guī)測(cè)量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制，作業(yè)強(qiáng)度大，且效率低，影響了施工進(jìn)度。

當(dāng)前，用GPS 靜態(tài)方法建立沿線總體控制測(cè)量，為勘測(cè)階段測(cè)繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測(cè)圖提供依據(jù)；在施工階段為橋梁、涵洞等結(jié)構(gòu)物建立施工控制網(wǎng)，這僅僅是GPS 在線狀測(cè)量中應(yīng)用的初級(jí)階段，其實(shí)公路測(cè)量的技術(shù)潛力蘊(yùn)藏于RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位）技術(shù)的應(yīng)用之中，隨著GPS 定位精度的提高，RTK 技術(shù)在帶狀工程中的應(yīng)用，有著非常廣闊的前景。