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摘要:

GPS－RTK技術(shù)具有放樣速度快、測量精度高等優(yōu)點(diǎn)，在高速公路施工測量中應(yīng)用廣泛。本文首先對GPS－RTK技術(shù)的概念和原理進(jìn)行了介紹，然后對系統(tǒng)的構(gòu)成、測量作業(yè)流程以及GPS－RTK技術(shù)的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:

高速公路；施工測量

當(dāng)前在公路施工測量中，一般會(huì)選擇水準(zhǔn)儀、全站儀等進(jìn)行監(jiān)控。但是使用這種常規(guī)的施工測量技術(shù)有很多不方便的地方，例如施工測量中測量線路有比較多的居民點(diǎn)、水網(wǎng)和樹木，導(dǎo)致通視性差，增加了測量難度。為了保證測量效果，必須的增加支導(dǎo)線點(diǎn)的密度，并不停的搬架儀器，測量效率不高，測量精度也得不到保證。隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS－RTK技術(shù)越來越成熟，不僅可以滿足測量數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性和測量精度的要求，而且可以提高施工測量水平，應(yīng)用前景廣闊。

1.GPS－RTK技術(shù)簡介

1．1工作原理

GPS－RTK是數(shù)傳技術(shù)和GPS技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，RIK系統(tǒng)主要由流動(dòng)站和基準(zhǔn)站組成，，見圖1。流動(dòng)站主要由電子手簿、天線、無線數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)、GPS接收機(jī)構(gòu)成，基準(zhǔn)站主要由無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)、接收天線、直流電源、發(fā)射天線、GPS接收機(jī)等構(gòu)成。在工作過程中，首先將一臺(tái)GPS接收機(jī)安裝到基準(zhǔn)站上，然后將另外幾臺(tái)接收裝置設(shè)置在流動(dòng)站上，流動(dòng)站和基準(zhǔn)站可以在同一時(shí)間內(nèi)對GPS發(fā)射信號(hào)進(jìn)行接收，然后將已經(jīng)知道的位置信息和基站得到的觀測值進(jìn)行對比，求出GPS差分改正值，然后使用無線電數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)將信息GPS觀測值傳遞給衛(wèi)星流動(dòng)站，通常情況下流動(dòng)站和基準(zhǔn)站要同時(shí)觀測衛(wèi)星要在四顆以上。使用流動(dòng)站進(jìn)行測量可以將定位結(jié)果精確到cm級(jí)。

1．2轉(zhuǎn)換坐標(biāo)

一般來說常用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法主要有兩種。(1)在架設(shè)好基準(zhǔn)站以后直接對該點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后對坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使用這種方法可以在任意點(diǎn)架設(shè)基準(zhǔn)站。(2)將直接使用現(xiàn)有的GPS靜態(tài)觀測數(shù)據(jù)，此方法一般會(huì)已知的GPS控制點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站，然后在簿中輸入坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換［1］。在進(jìn)行正式定位之前，首先對校對GPS流動(dòng)站的行點(diǎn)，進(jìn)行校正時(shí)需要在兩個(gè)以上GPS控制點(diǎn)上進(jìn)行。通常會(huì)選擇在測區(qū)內(nèi)分布的控制點(diǎn)來校正行點(diǎn)。進(jìn)行校正操作時(shí)，首選在已知控制點(diǎn)上對中樹立GPS流動(dòng)站，氣泡緊密居中后對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后將已知坐標(biāo)點(diǎn)輸入后進(jìn)行校正，校正后對坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成使用需要的坐標(biāo)系后就可以開展RTK測量。在測量過程中，要對實(shí)時(shí)對已知控制點(diǎn)進(jìn)行測量，保證定位的準(zhǔn)確性。一般來說，在衛(wèi)星和無線電正常接收測區(qū)內(nèi)，5s就可以得到1～2cm的高精度固定解，測量已知控制點(diǎn)后和理論坐標(biāo)比較，如果精度沒有超過1～2cm，證明RTK定位準(zhǔn)確，可以開始進(jìn)行施工測量。

1．3設(shè)置流動(dòng)站和基準(zhǔn)站

GPR－RTK在工作過程中，一般會(huì)選擇在測區(qū)中部位置布置基準(zhǔn)站，并將基準(zhǔn)站架設(shè)在高處，架設(shè)位置四周要開闊，不能有建筑物、高大樹木、小山包等擋住，不要距離高壓輸電線、大功率無線發(fā)射源過近，以免影響GPS信號(hào)。對講機(jī)、手機(jī)要在距離基準(zhǔn)站10m以外的地方使用，并盡量不要在大面積水域周圍使用。為了保證流動(dòng)站測量精度的可靠性和測量精度，在進(jìn)行校對時(shí)要選擇高精度控制點(diǎn)進(jìn)行校對，選擇具有代表性的控制點(diǎn)，并在整個(gè)測區(qū)進(jìn)行均勻分布。

2.GPS－RTK技術(shù)的優(yōu)勢

(1)操作方便、放樣效率高。使用GPS－RTK技術(shù)進(jìn)行放樣測量時(shí)，不會(huì)向全站儀一樣要求有良好的通視條件，基準(zhǔn)站和流動(dòng)站是通過無線電波進(jìn)行信息的互傳的，只需要架設(shè)好基準(zhǔn)站，流動(dòng)站就可以在20～30km的范圍內(nèi)中隨意作業(yè)，工作效率顯著提升［2］。由于流動(dòng)站是獨(dú)立的，因此儀器可以引導(dǎo)測量人員找到對應(yīng)的樁號(hào)位置，當(dāng)樁號(hào)不合理時(shí)，可以對樁號(hào)進(jìn)行調(diào)整，保證作業(yè)速度。

(2)點(diǎn)位精度高。使用全站儀進(jìn)測量時(shí)，會(huì)受到各方面因素的干擾，測量精度也得不到保證;使用GPR－RIK進(jìn)行測量時(shí)測量精度可以實(shí)時(shí)顯示出來，測放樁點(diǎn)位的精度也基本一致。

3.案例介紹

某高速公路工程所在地區(qū)為低山～丘陵地貌，地表谷溝主要為U型，該標(biāo)段主要使用GPS測量匝道中樁和測放主線，使用HD5800GGPS接收機(jī)進(jìn)行作業(yè)，按照1+1的形式進(jìn)行組合，一臺(tái)作為流動(dòng)站，一臺(tái)作為基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站主要包括終端、大功率電臺(tái)、GPS接收天線、5m高的無線電發(fā)射天線、電池等，流動(dòng)站主要包括無線電臺(tái)、接收天線、碳纖桿、電池、手簿拖架、7400手簿。首先選擇出間隔距離超過500m的三個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)，然后在沒有參數(shù)的狀態(tài)下將儀器安裝好，并將基準(zhǔn)站架設(shè)好，使用流動(dòng)站對另外的兩個(gè)導(dǎo)線點(diǎn)進(jìn)行測量，測量到的數(shù)據(jù)即為當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)，將得到的當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)和工程坐標(biāo)對應(yīng)后輸入到7400手簿，將轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算出來，使其轉(zhuǎn)換為WGS－84坐標(biāo)系。

4.GPS－RTK技術(shù)的具體應(yīng)用

4．1測量放樣在進(jìn)行放樣前

首選要將路線的緩和曲線長度、路線半徑、起訖樁號(hào)等數(shù)據(jù)輸入到設(shè)備中，然后進(jìn)行輸入的數(shù)據(jù)將放樣數(shù)據(jù)計(jì)算出來，并自動(dòng)保存到RTK文件下。當(dāng)輸入的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確是，手簿程序中的自動(dòng)核對功能會(huì)啟動(dòng)，并以文字的形式在手簿桌面上顯示出來。在進(jìn)行放樣時(shí)，需要將需要的段落從放樣點(diǎn)庫中提出出來，然后將放樣點(diǎn)選中，整個(gè)操作過程非常的簡單，而且在手簿中還布置了快捷鍵，操作起來非常的便利。路線線位在GPS內(nèi)部生成以后，可以使用RoadPlus軟件對中樁進(jìn)行放樣。可以使用自動(dòng)選擇按鈕進(jìn)行樁號(hào)放樣也可以手動(dòng)將樁號(hào)輸入，還可以將某個(gè)樁號(hào)的橫斷面選擇出來，當(dāng)架設(shè)好基準(zhǔn)站以后就可以進(jìn)行放樣。將一個(gè)樁號(hào)選擇好后，GPR－RIK會(huì)立即提示樁號(hào)的方向和距離。虛箭頭和實(shí)箭頭重疊即證明行走路線是正確的。當(dāng)前位置距比提前設(shè)置好樁號(hào)位置精度范圍內(nèi)小時(shí)，儀器會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，當(dāng)GPS－RTK上顯示樁號(hào)位置和當(dāng)前位置南北距離、前后左右距離等為0時(shí)，證明成功放樣，此時(shí)就可以進(jìn)行釘樁，釘樁完成后即可進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的放樣，重復(fù)上述操作。

4．2測量精度控制措施

在對該標(biāo)段樁進(jìn)行測量時(shí)，在進(jìn)行下一道工序施工之前需要在面層、基層和路基表面左側(cè)和右側(cè)分別進(jìn)行一次放樁，保證施工平面線形精度可以達(dá)到要求。為了對RTK放樣精度進(jìn)行驗(yàn)證，使用全站儀對路線兩側(cè)一些比較典型的高精度點(diǎn)進(jìn)行檢測。

4．3GPS－RTK誤差的消除措施

(1)降低電離層的影響。通常情況下雙頻可以消除大多數(shù)的電離層影響，但是當(dāng)基準(zhǔn)站和流動(dòng)站之間的距離比較遠(yuǎn)或者高差比較大的時(shí)候，誤差有可能會(huì)達(dá)到5～10cm，在實(shí)際作業(yè)過程中要盡量降低這些誤差，此外在測量時(shí)需要保證衛(wèi)星數(shù)在五顆以上，選擇高處作為基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站四周的障礙物要少。

(2)多效路徑的影響在使用GPS－RTIK技術(shù)進(jìn)行觀測時(shí)受多路徑效應(yīng)的影響比較大，由于觀測時(shí)間比較短，因此要盡量降低軟件和硬件的影響，在對大面積水域、樹林等特殊路段進(jìn)行放樣時(shí)，可以適當(dāng)?shù)膶⒂^測時(shí)間延長。

5結(jié)論

綜上所述，通過在高速公路工程測量中使用GPR－RIK技術(shù)顯著提高了測量精度和作業(yè)效率，具有非常大的應(yīng)用前景。由于高速公路工程施工路線長、工期緊、地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如果使用常規(guī)的測量技術(shù)很難保證測量質(zhì)量和測量效率，并且還有很多不穩(wěn)定因素，而使用GPR－RTK技術(shù)可以有效避免這些缺點(diǎn)，高效率、高精度的完成高速公路施工測量工作。

參考文獻(xiàn)：

［1］覃昌佩．RTK－GPS在高速公路工程放樣的應(yīng)用［J］．廣西測繪，2004(02):78－79．

［2］李桂炎．HD5800一體化藍(lán)牙RTK－GPS在水電地質(zhì)測繪的應(yīng)用［Z］．中海達(dá)GPS報(bào)，2004(04):98－99.

作者：賀軍 單位：中交一公局廈門工程有限公司