高速公路測(cè)量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用與研究

劉輝

[摘要]GPS定位技術(shù)與RTK定位技術(shù)以其高測(cè)量精度、靈活選點(diǎn)、便于布網(wǎng)與測(cè)站間無(wú)需通視、簡(jiǎn)單操作等特點(diǎn)在高速公路測(cè)量施工中得到了大量應(yīng)用。對(duì)于待測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能確保觀測(cè)質(zhì)量符合施工要求。由此可見，GPS RTK技術(shù)的廣泛應(yīng)用不僅可以提升測(cè)量精度、確定觀測(cè)時(shí)間，更能提升測(cè)量工作效率。本文主要對(duì)GPS RTK技術(shù)的概況、高速公路測(cè)量中GPS RTK技術(shù)的測(cè)量?jī)?nèi)容與應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

[關(guān)鍵詞]GPS RTK技術(shù)；測(cè)量?jī)?nèi)容；靜態(tài)測(cè)量 文章編號(hào)：2095-4085（2015）08-0032-02

公路勘測(cè)包括兩個(gè)階段：勘測(cè)程序踏勘、定測(cè)。公路測(cè)量技術(shù)水平是否符合施工規(guī)定，對(duì)高速公路建設(shè)整體質(zhì)量至關(guān)重要。本文以高速公路測(cè)量進(jìn)行分析，測(cè)量控制一大比例尺地形圖測(cè)繪一路線中樁放樣一斷面測(cè)量一土石方計(jì)算等方面都與GPS技術(shù)息息相關(guān)，相比傳統(tǒng)測(cè)量方式，GPS RTK技術(shù)在人力、物力、精力及施工周期、工程質(zhì)量及測(cè)量精度等方面都具有顯著優(yōu)勢(shì)。

1.GPS RTK技術(shù)的概況

1.1GPS技術(shù)的概況

全球定位系統(tǒng)的縮寫為GPS，其最初由美國(guó)建立，最終在全球范圍內(nèi)得到了廣泛地應(yīng)用。其主要為實(shí)時(shí)、連續(xù)、全天候提供導(dǎo)航定位、授時(shí)服務(wù)的定位系統(tǒng)。其中以載波相位觀測(cè)值為根本實(shí)時(shí)差分GPS技術(shù)為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)（RTK技術(shù)）。因高測(cè)量精度、靈活選點(diǎn)、便于布網(wǎng)等特點(diǎn)GPS技術(shù)在高速公路工程測(cè)量中得到了廣泛地應(yīng)用。

1.2RTK技術(shù)的概況

RTK技術(shù)由GPS測(cè)量定位技術(shù)發(fā)展而來(lái)，是GPS測(cè)量定位技術(shù)的發(fā)展延伸體?；鶞?zhǔn)站與流動(dòng)站為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)（RTK）的重要組成部分，其中無(wú)線數(shù)據(jù)通訊的建立為實(shí)施動(dòng)態(tài)測(cè)量的根本保障，其原理為基準(zhǔn)點(diǎn)選取點(diǎn)位精度高的首級(jí)控制點(diǎn)，將一臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行合理設(shè)置以此作為參考站，連續(xù)觀測(cè)衛(wèi)星情況，流動(dòng)站內(nèi)接收機(jī)在衛(wèi)星信號(hào)接收的同時(shí)，利用無(wú)線電傳輸設(shè)備進(jìn)行基準(zhǔn)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的接收，按照相對(duì)定位原理計(jì)算機(jī)可對(duì)流動(dòng)站三維坐標(biāo)、測(cè)量精度進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算與顯示，以此達(dá)到測(cè)量施工目的。根據(jù)高速公路測(cè)量工作需求，可從以下測(cè)量方式對(duì)GPS RTK定位測(cè)量技術(shù)進(jìn)行分析與進(jìn)一步研究。

（1）快速靜態(tài)測(cè)量。選取該測(cè)量模式，要求在每個(gè)用戶站上GPS接收機(jī)能夠進(jìn)行靜止觀測(cè)。在觀測(cè)應(yīng)用中，與接收到的基準(zhǔn)站同步觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整周未知數(shù)、用戶站三維坐標(biāo)的實(shí)時(shí)解算。當(dāng)解算結(jié)果變化較為穩(wěn)定，精度符合設(shè)計(jì)規(guī)定，即可完成觀測(cè)。

（2）動(dòng)態(tài)測(cè)量。在觀測(cè)工作開始前，要求流動(dòng)站接收機(jī)在某個(gè)起始點(diǎn)進(jìn)行靜止觀測(cè)，以此為整周未知數(shù)快速解算提供便利。初始化工作中，在各個(gè)觀測(cè)站上流動(dòng)接收機(jī)可對(duì)基準(zhǔn)站同步觀測(cè)數(shù)據(jù)、三維坐標(biāo)等進(jìn)行測(cè)量。

（3）動(dòng)態(tài)觀測(cè)。動(dòng)態(tài)測(cè)量模式需要先在某個(gè)起始點(diǎn)進(jìn)行幾分鐘靜止觀測(cè)，以此為初始化工作提供便利。根據(jù)預(yù)定采樣時(shí)間運(yùn)動(dòng)接收機(jī)可間隔自動(dòng)觀測(cè)，并對(duì)基準(zhǔn)站同步觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)觀測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)采樣點(diǎn)空間位置進(jìn)行確定。

2.測(cè)量?jī)?nèi)容

2.1平面控制測(cè)量

相比傳統(tǒng)導(dǎo)線法，在路線控制測(cè)量中GPS定位技術(shù)的應(yīng)用，具有靈活布網(wǎng)、外業(yè)觀測(cè)速度快、全天候作業(yè)及高定位精度等優(yōu)勢(shì)，在統(tǒng)一坐標(biāo)系下通過(guò)內(nèi)業(yè)處理可進(jìn)行控制點(diǎn)三維數(shù)據(jù)信息的提供。在路線測(cè)量中，可遵循工程需求進(jìn)行GPS控制網(wǎng)等級(jí)地確定，一般分為4個(gè)等級(jí)：一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)，其中高速公路首級(jí)控制網(wǎng)可由三級(jí)表示，高速公路施工控制網(wǎng)可由四級(jí)控制網(wǎng)表示，500米為其控制點(diǎn)之間的距離，其技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

2.2高程控制測(cè)量

根據(jù)國(guó)家相關(guān)高程基準(zhǔn)規(guī)定，公路高程系統(tǒng)選取在同一條公路中應(yīng)具有一致性，如選取高程系統(tǒng)不同，必須給定高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)換關(guān)系。一般選取四等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行高速公路測(cè)量，要求水準(zhǔn)測(cè)量路線長(zhǎng)度最大控制在16千米以下。在水準(zhǔn)測(cè)量難度大的位置，可選取三角高程測(cè)量（起止點(diǎn)必須為多出一個(gè)等級(jí)的控制點(diǎn)）。根據(jù)相關(guān)施工規(guī)定，公路與構(gòu)造物水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

2.3路線測(cè)量

全天候、全方位的新型測(cè)量系統(tǒng)，GPS RTK技術(shù)是現(xiàn)階段待測(cè)點(diǎn)位置準(zhǔn)確確定的主要途徑。大比例尺帶狀地形圖上測(cè)量人員定線后，可通過(guò)GPS系統(tǒng)軟件進(jìn)行放樣點(diǎn)的自動(dòng)定位。各個(gè)點(diǎn)可獨(dú)立完成測(cè)量工作，無(wú)需產(chǎn)生累計(jì)誤差。直線、緩和曲線與圓曲線為道路路線的主要組成部分。放樣施工中，必須先將各個(gè)主控點(diǎn)樁號(hào)輸入，隨后將起終點(diǎn)方位角輸入，以此完成放樣工作。

3.高速公路測(cè)量中GPS RTK技術(shù)的應(yīng)用

3.1案例分析

某高速公路工程主線總長(zhǎng)度為225千米，測(cè)區(qū)為東西走向，西高東低為其地勢(shì)特點(diǎn)，相對(duì)高差為1310米，路線經(jīng)過(guò)地區(qū)具有較為復(fù)雜的地形、地質(zhì)情況，其中具有較多橋梁、隧道工程。

3.2首級(jí)GPS平面控制網(wǎng)設(shè)置

路線控制測(cè)量選取GPS定位技術(shù)，作為完成測(cè)量工作的主要設(shè)備，GPS接收機(jī)也被叫做側(cè)地型接收機(jī)，施工應(yīng)用中應(yīng)檢測(cè)其性能和可靠性，如一般性檢驗(yàn)、通電檢驗(yàn)與實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。根據(jù)工程建設(shè)需求，該工程基準(zhǔn)站點(diǎn)測(cè)量流程如下：

（1）公路四級(jí)GPS測(cè)量起算點(diǎn)可采用現(xiàn)有國(guó)家二、三等三角點(diǎn)內(nèi)5到10個(gè)點(diǎn)。

（2）穩(wěn)固設(shè)置GPS點(diǎn)位，點(diǎn)位設(shè)定環(huán)境應(yīng)與GPS規(guī)范相適應(yīng)。點(diǎn)位與路線中心線之間的距離必須控制在50米-300米之間。在距離中心線50米-200米的范圍內(nèi)選擇點(diǎn)位。GPS點(diǎn)點(diǎn)位設(shè)置為水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)、導(dǎo)線應(yīng)用等有利。

（3）標(biāo)石埋設(shè)為GPS點(diǎn)的重要環(huán)節(jié)，要求土層基礎(chǔ)標(biāo)石規(guī)格為15厘米X20厘米X60厘米。選擇水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)GPS點(diǎn)后，需進(jìn)行混凝土底盤埋設(shè)或現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行底座澆灌，隨后進(jìn)行回填夯實(shí)作業(yè)。

3.3RTK施工測(cè)量

各待放樣點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算，選取10米倍數(shù)為該路線整樁號(hào)。在GPS RTK手持機(jī)內(nèi)輸入測(cè)設(shè)點(diǎn)設(shè)計(jì)坐標(biāo)。如外業(yè)測(cè)量施工中，應(yīng)在視野開闊的已知控制點(diǎn)上設(shè)置基準(zhǔn)站，并連接GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)與電池等，將基準(zhǔn)站控制點(diǎn)坐標(biāo)與部門設(shè)置參數(shù)輸入后，將基準(zhǔn)站設(shè)備啟動(dòng)，數(shù)據(jù)鏈進(jìn)行信息的連續(xù)發(fā)射與校正，同時(shí)移動(dòng)站開始施工。隨后進(jìn)行整樁、加樁位置的測(cè)設(shè)，為確保實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，要求完成各次作業(yè)后需回到已知點(diǎn)對(duì)已知數(shù)據(jù)是否符合進(jìn)行檢測(cè)。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)高速公路建設(shè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)得到了有效提高，我國(guó)高速公路工程測(cè)量事業(yè)也得到了極大的發(fā)展。將GPS RTK技術(shù)應(yīng)用到工程測(cè)量中，可有效提升測(cè)量的精確度，更能為工程建設(shè)提供強(qiáng)有力的依據(jù)。