道路施工測(cè)量中GPS RTK 技術(shù)應(yīng)用探析

楊建民

(山西省陽泉公路分局，山西 陽泉045000)

相比其他技術(shù)，GPS RTK 因?yàn)樽陨淼膬?yōu)勢(shì)，對(duì)常規(guī)地面測(cè)量技術(shù)無法解決的難題都能夠妥善的處理。很明顯，現(xiàn)階段的GPS RTK 技術(shù)開辟了一種全新的、高效的測(cè)量模式來服務(wù)公路工程測(cè)量，并且也取得了滿意的效果。

1 GPS RTK 定位原理、優(yōu)點(diǎn)

1.1 工作原理

基于載波相位觀測(cè)值，GPS RTK 開展實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)定位。GPS RTK 的定位主要包含了基準(zhǔn)站和流動(dòng)站兩部分?；鶞?zhǔn)站一半會(huì)考慮地勢(shì)高、視野開闊的控制點(diǎn)，主要是連續(xù)的跟蹤與觀測(cè)GPS 衛(wèi)星，然后通過數(shù)據(jù)鏈，就可以將基準(zhǔn)站信息和載波觀測(cè)數(shù)據(jù)傳遞給流動(dòng)站。流動(dòng)站不僅可以利用數(shù)據(jù)鏈來接收從基準(zhǔn)站發(fā)出來的數(shù)據(jù)，同時(shí)也可以進(jìn)行GPS 的觀測(cè)數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)的處理系統(tǒng)內(nèi)部的差分觀測(cè)值，然后通過厘米級(jí)定位結(jié)果。

1.2 主要優(yōu)點(diǎn)

(1)控制測(cè)量工作量大幅度減少。地面常規(guī)測(cè)量，一般都是先控制然后碎部處理，先做好控制網(wǎng)的逐級(jí)布設(shè)，然后在通過控制點(diǎn)來測(cè)量碎步。利用GPS RTK 技術(shù)可以將個(gè)別復(fù)雜的分級(jí)控制測(cè)量工作剔除，只需要建立基準(zhǔn)站，設(shè)置少量控制點(diǎn)就能符合要求。

(2)全天候作業(yè)。無論何時(shí)何地，只要有4 顆以上的GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收，并符合幾何圖形要求，就可以開展作業(yè)。按照實(shí)際的精度要求，做好衛(wèi)星數(shù)量的設(shè)置。不斷地實(shí)踐證明:越好的觀測(cè)條件，利用雙頻接收機(jī)觀測(cè)2 ～5 s，就可以得到定位數(shù)據(jù)結(jié)果，不會(huì)積累測(cè)量誤差，外業(yè)返工率得到有效的控制。

(3)直觀的觀測(cè)過程。在測(cè)量定位放樣中利用GPS RTK，通過接受機(jī)的測(cè)量控制器，就可以有效的控制整個(gè)測(cè)量過程，也可以做好坐標(biāo)的精度定位，這是常規(guī)測(cè)量無法滿足要求的。

(4)在測(cè)量植被茂密、地形起伏大的區(qū)域時(shí)，GPS RTK 就可以很好第解決通視不便以及通行受阻等難題。

(5)不需要太多的測(cè)量人員。在GPS RTK 作業(yè)中，只需要一臺(tái)基準(zhǔn)站就可以滿足多個(gè)流動(dòng)站的要求，一般來說，一個(gè)操作人員來操作流動(dòng)站的測(cè)量控制器即可。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 整周未知數(shù)搜索技術(shù)

對(duì)于GPS RTK 的數(shù)據(jù)處理，需要在實(shí)時(shí)狀態(tài)的控制器中才可以進(jìn)行，其原理需要按照最小的二乘原理序貫遞進(jìn)法來實(shí)施，利用這一種方法可以確保歷史觀測(cè)值的精確性，其工作的核心關(guān)鍵點(diǎn)在于初始整周未知數(shù)的觀測(cè)，在一般的情況下，整周未知數(shù)快速逼近法、消去法和模糊度函數(shù)法是最常使用的，考慮到整周未知數(shù)快速逼近法能夠?qū)τ^測(cè)值進(jìn)行自動(dòng)的追加，以此來對(duì)檢驗(yàn)的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證。所以，這樣的應(yīng)用也就更為廣泛。

1.3.2 坐標(biāo)變換法

在整周未知數(shù)確定之后，基線的向量解就可以通過觀測(cè)方程來加以確定，之后，再利用坐標(biāo)的變換法，就可以將所需要的數(shù)值求出來［2］。

2 公路測(cè)量中GPS RTK 技術(shù)的應(yīng)用

在現(xiàn)階段的公路測(cè)量中，一般指的是施工放樣階段和勘測(cè)設(shè)計(jì)階段。因?yàn)楣窚y(cè)量會(huì)涉及到復(fù)雜的地形地物和線路長等問題，因此，對(duì)其測(cè)量造成了一定難度。在公路測(cè)量中利用GPS RTK 技術(shù)，憑借其勞動(dòng)強(qiáng)度小、靈活機(jī)動(dòng)性高、生產(chǎn)率高等優(yōu)勢(shì)，就可以很好地發(fā)揮其作用。

2.1 繪制大比例尺地形圖

在對(duì)高等級(jí)公路進(jìn)行選線中，一般是在1 ∶1000 或者是1 ∶2000 的帶狀地形圖上進(jìn)行選擇的。利用GPS RTK 測(cè)量技術(shù)，沿著公路，在每一個(gè)碎部點(diǎn)上只需要停留短暫的一到兩分鐘，就可以將每一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)獲取，結(jié)合屬性信息以及輸入點(diǎn)的特征編碼，也可以將所有碎部點(diǎn)的帶狀地形圖數(shù)據(jù)獲取。之后再利用繪圖軟件將其制作成圖。這樣的方法需要輸入屬性信息，做好碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)的采集，不僅速度快，還能滿足省力省時(shí)的要求，測(cè)圖難度得到最大限度的降低。

2.2 道路縱橫斷面放樣，計(jì)算土石方

進(jìn)行橫斷面與縱斷面的放樣，需要在電子手薄中輸入放樣數(shù)據(jù)，之后再生成一個(gè)預(yù)備的放樣點(diǎn)施工文件，然后將其儲(chǔ)存，以便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量可以隨時(shí)使用。在橫斷面的放樣過程中，需要將橫斷面的作業(yè)形式確定，是半挖半填，還是挖或者是填，之后在電子手薄之中輸入橫斷面設(shè)計(jì)，也生成相應(yīng)的預(yù)放樣文件，如路肩寬度、邊坡坡度等，將其儲(chǔ)存，方便現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量放樣使用。此外，通過地面線與軟件的自動(dòng)銜接，就可以將“載帽”工作順利進(jìn)行下去，然后利用斷面法，就可以計(jì)算填挖的土方量。利用繪圖軟件，也可以將各個(gè)沿線的縱斷面和橫斷面圖繪制出來。

2.3 道路中線放樣

在放樣處理中，需要現(xiàn)將各個(gè)主控點(diǎn)的樁號(hào)輸入進(jìn)去，然后將起點(diǎn)和終點(diǎn)的直線段與緩和曲線距離、方位角以及圓曲線半徑輸入，就可以輕松地開展放樣處理，而GPS 電子手簿就可以很好第完成這一系列工作。另外，在曲線段加樁和直線段，需要有樁號(hào)的添加，其余的工作由GPS 完成即可。

3 放樣過程中GPS RTK 應(yīng)用注意事項(xiàng)

第一，在測(cè)量過程中盡量不要使用對(duì)講機(jī)。第二，城區(qū)最好不選擇GPS RTK 測(cè)量，這是因?yàn)槌菂^(qū)存在大量的粗差結(jié)果。第三，在測(cè)站的500 m 范圍之內(nèi)不能設(shè)置無線電定向發(fā)射臺(tái)、TV 機(jī)發(fā)射臺(tái)、航空導(dǎo)航雷達(dá)裝置。第四，等待初始化完畢后，在檢查與失鎖之后，如果具備條件，可以檢查前一個(gè)點(diǎn)，如條件不允許，需要進(jìn)行兩次的初始化，如果差值無法滿足要求，則需要采取相應(yīng)的操作。第五，在地形開闊或者是沒有反射面的地方建立參考站。第六，為了避免軌道誤差的出現(xiàn)，流動(dòng)站應(yīng)該保持與參考占10 km 范圍內(nèi)的距離。第七，在高程中，GPS RTK 精度要明顯低于水平精度。

4 結(jié) 語

隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，各種精密的、特殊的、復(fù)雜的工程建設(shè)都開始運(yùn)用GPS RTK 技術(shù)，正是因?yàn)槠渚邆漭p便靈活、高精度、實(shí)時(shí)性的優(yōu)勢(shì)，在測(cè)量工作中得到了廣泛的應(yīng)用。相信，在未來的公路測(cè)量，甚至是建筑施工測(cè)量中，GPS RTK 技術(shù)的運(yùn)用必定會(huì)越來越廣泛。

［1］韓棚舉，王經(jīng)國.GPS RTK 測(cè)量技術(shù)在公路工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)［J］.科技視界，2013，(5):84 +102.

［2］魯勇波.淺談GPS RTK 技術(shù)在公路測(cè)量中的應(yīng)用［J］.廣東科技，2010，(10):175－176.

［3］裴德夫，李猷. GPS RTK 技術(shù)及在工程測(cè)量中的應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2010，(28):38 +37.