高速公路路面工程測量GNSS技術(shù)應(yīng)用

馬原

摘要：結(jié)合實(shí)際，以GNSS技術(shù)為研究對(duì)象，在分析GNSS技術(shù)應(yīng)用機(jī)理的同時(shí)，對(duì)該技術(shù)在高速公路路面工程測量中的實(shí)踐要點(diǎn)進(jìn)行深入研究，希望闡述后，可以給此類工程提供一點(diǎn)參考。

關(guān)鍵詞：高速公路;路面工程;測量;GNSS技術(shù);應(yīng)用

高速公路項(xiàng)目的路面測量工作來說，測量技術(shù)極易受到自然方面因素的影響，導(dǎo)致整個(gè)測繪工作的質(zhì)量無法滿足要求，數(shù)據(jù)精確度較差，不能達(dá)到公路的施工要求。GNSS?技術(shù)應(yīng)用到當(dāng)前的高速公路測量工作，可以大大提升測量工作的效率和質(zhì)量，推動(dòng)整個(gè)工程領(lǐng)域的發(fā)展，也能夠給測量行業(yè)的發(fā)展提供新的動(dòng)力。本文主要分析當(dāng)前的GNSS?技術(shù)主要特點(diǎn)，了解該技術(shù)在高速公路路面測量中的應(yīng)用，希望可以更好的促進(jìn)高速公路事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。

一、?GNSS?技術(shù)簡介

GNSS?是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的簡稱，主要是利用導(dǎo)航衛(wèi)星來發(fā)射信號(hào)，接收機(jī)可以直接獲取衛(wèi)生信號(hào)，可以進(jìn)行定位確定，為公路項(xiàng)目的施工提供有利的基礎(chǔ)。對(duì)于使用者來說，只要是應(yīng)用接收機(jī)就可以進(jìn)行施工，靜態(tài)控制測量工作的進(jìn)行需要使用3臺(tái)接收機(jī)同時(shí)工作，數(shù)量越多其工作越方便。該技術(shù)在應(yīng)用中，具備如下特點(diǎn)：

（1）測量的精度高。利用GNSS?技術(shù)可以形成完善的測量控制網(wǎng)絡(luò)，可以獨(dú)立進(jìn)行基線矢量與站點(diǎn)同步測量衛(wèi)星，可以更好的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)平差，在應(yīng)用中并不會(huì)直接受到傳算數(shù)據(jù)的影響。如果設(shè)置中并未形成固定的自由網(wǎng)，可以更好的消除傳算誤差的影響，使得測量數(shù)據(jù)的精確度達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）觀測時(shí)間短。測量站的時(shí)間需要通過GNSS?技術(shù)來控制，此時(shí)可以確定測量的時(shí)間在30min以上。

（3）操作簡單方便。隨著技術(shù)的高速發(fā)展，GNSS?技術(shù)中所應(yīng)用的接收機(jī)體積在逐步的縮小，操作也更加的方便快捷，技術(shù)水平較高，所以對(duì)于操作人員的素質(zhì)要求更高。在具體的測量過程中，只需要通過天線就能夠完成各項(xiàng)工作，然后進(jìn)行整平處理，并且要確定天線高度尺寸，最后要開啟儀器來進(jìn)行自動(dòng)檢測，并且完成各項(xiàng)數(shù)據(jù)的有效分析和處理，從而可以準(zhǔn)確的獲取各個(gè)位置的三維坐標(biāo)參數(shù)，以保證測量工作的精確度合格[1]。

（4）測量站之間無須通視。GNSS?技術(shù)的主要優(yōu)勢就是保證在各個(gè)測量點(diǎn)不通視的情況下就能夠完成測量，可以更好的確定各個(gè)通視點(diǎn)，為了能夠提升信號(hào)接收的質(zhì)量，最好是將測量站點(diǎn)布置在視野開闊的地區(qū)中，以保證數(shù)據(jù)精確度合格。

（5）全天候作業(yè)。GNSS?技術(shù)的應(yīng)用不會(huì)受到時(shí)間的影響，夜晚也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測，可以大大提升施工速度和效率。

（6）提供三維坐標(biāo)。GNSS?技術(shù)測量環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，可以更好的確定各個(gè)測點(diǎn)平面坐標(biāo)，然后確定高程數(shù)據(jù)。

（7）用?GNSS?技術(shù)的應(yīng)用并不會(huì)存在任何累積誤差問題。

二、GNSS?導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理

GNSS導(dǎo)航系統(tǒng)中的定位主要工作原理就是利用衛(wèi)星來進(jìn)行信號(hào)發(fā)射，接收機(jī)可以獲取該信號(hào)，利用發(fā)射與接收的時(shí)間差可以推算出間隔距離，對(duì)于衛(wèi)星來說，其距離主要指的是球面位置上，兩顆衛(wèi)星能夠確定一個(gè)點(diǎn)位為橢圓的位置，3顆衛(wèi)星就能夠明確兩點(diǎn)之間的距離，4顆衛(wèi)星可以確定具體位置。

三、?GNSS?在高速公路路面測量工作中的實(shí)際應(yīng)用情況

在高速公路路面測量工程開展的過程中，想要且的將GNSS技術(shù)的實(shí)踐水平發(fā)揮出來，就需要按照具體工程的項(xiàng)目特點(diǎn)，針對(duì)性的對(duì)施工過程的質(zhì)量進(jìn)行把握。

1.高速公路路面加密控制點(diǎn)

某公路施工項(xiàng)目，路基施工單位在實(shí)施中將部分設(shè)計(jì)確定的控制點(diǎn)破壞，也沒有重視相應(yīng)的保留點(diǎn)，此外，該標(biāo)段中分布著比較多的項(xiàng)目，有主線橋梁616m、樞紐立交橋2560m、隧道長度4747m，為了能夠全面的提升安裝施工速度，保證項(xiàng)目可以順利的進(jìn)行，確保平面控制網(wǎng)的精確度達(dá)到要求，應(yīng)該根據(jù)需要進(jìn)行加密控制點(diǎn)，利用GNSS來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行控制網(wǎng)平差之后可以保證控制網(wǎng)精確度達(dá)到要求。與傳統(tǒng)的測量工程來說，GNSS測量技術(shù)可以通過加密控制點(diǎn)的方式以保證數(shù)據(jù)精確度和質(zhì)量達(dá)標(biāo)[2]。

用GNSS平面控制網(wǎng)來實(shí)施外業(yè)測量工作后，獲取的數(shù)據(jù)利用靜態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，基線應(yīng)該按照規(guī)定部分來解算，確保各個(gè)部分解算都達(dá)到規(guī)定要求，以滿足測量工作需要。

2.路面放線

路面中線放線是整個(gè)測量施工環(huán)節(jié)的關(guān)鍵性工作，GNSS實(shí)施動(dòng)態(tài)測量的效果更好，可以大大提升測量數(shù)據(jù)的精確度。設(shè)計(jì)工作人員首先要在地形圖上標(biāo)注出定線，然后就能夠在工程的中線地面上進(jìn)行明確標(biāo)注。然后就能夠使用GNSS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量技術(shù)，可以在其電子手簿上進(jìn)行相應(yīng)項(xiàng)目的記錄，確保其縱平曲線合格，以保證工程各個(gè)點(diǎn)都達(dá)到精確度要求。

按照設(shè)計(jì)圖紙中的所規(guī)定的要求來進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)和中央子午線的標(biāo)注，系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的進(jìn)行定位。在該環(huán)節(jié)中，任何一個(gè)點(diǎn)都是獨(dú)立存在的，所以所形成的各個(gè)數(shù)據(jù)都能夠代表其中一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)，這樣可以更好的保證各個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)精確度符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。

高速公路項(xiàng)目的路面設(shè)計(jì)中，包含有直線與曲線兩個(gè)重要部分，GNSS手簿內(nèi)的道路設(shè)計(jì)軟件中所將平縱曲線部分可以進(jìn)行放樣測量，然后可以開始后續(xù)的操作。這種方式與傳統(tǒng)的放樣操作對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，其工作效率比較高且控制效果更好。因此，在曲線部分的定位測量環(huán)節(jié)，工作人員應(yīng)該通過手持移動(dòng)站來進(jìn)行放樣點(diǎn)的加密定位測量。這種測量方式可以獲取更加準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，可以利用多種計(jì)算方式以確定最為合理的測量數(shù)據(jù)。GNSS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量技術(shù)進(jìn)行放樣操作，可以達(dá)到更好的效果，確保數(shù)據(jù)精確度合格，還能夠優(yōu)化檢測操作，保證工作效率和質(zhì)量達(dá)到要求[3]。

3.?路面橫縱斷放樣

在公路項(xiàng)目進(jìn)行橫縱斷面部分放樣施工的過程中，通過使用GNSS手簿中所自帶的路線設(shè)計(jì)軟件，可以將斷面的各項(xiàng)數(shù)據(jù)全部輸入到設(shè)計(jì)軟件中，然后就能夠在軟件中形成各個(gè)結(jié)構(gòu)部分的三維模型，達(dá)到三維建模的要求，然后就能夠?qū)⒏鱾€(gè)放樣點(diǎn)位都能夠直接在操作手簿中顯示出來，可以更好的提升測量數(shù)據(jù)的精確度與準(zhǔn)確性，為后續(xù)工作的順利實(shí)施提供良好的基礎(chǔ)條件。

4.?常規(guī)測量方法的問題

（1）需要大量的測量工作人員才能完成該項(xiàng)工作。

（2）常規(guī)測量方式主要設(shè)備是全站儀，通過將相鄰測量點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通視，這就導(dǎo)致選點(diǎn)工作的進(jìn)行有著比較高的難度，也會(huì)影響測量數(shù)據(jù)的精確度。

（3）長大隧道及特大橋施工項(xiàng)目中的控制網(wǎng)精度與路線網(wǎng)低精度的情況銜接起來，雖然通過優(yōu)化措施可以更好的消除平差的問題，但是因?yàn)榈匦卧O(shè)計(jì)中存在更高的難度，其聯(lián)結(jié)測量工作難度高、工作量大，并且操作不是非常方便。在具體工作環(huán)節(jié)，構(gòu)造物進(jìn)行控制測量與路線控制測量存在著不統(tǒng)一的情況，整個(gè)測量工作難以有序的進(jìn)行。

通過使用GNSS來進(jìn)行測量可以更好的消除以上的缺陷和問題，可以大大提升測量工作的效率，降低工作強(qiáng)度，確保公路項(xiàng)目的建設(shè)施工質(zhì)量得到保障[4-5]。

四、高速公路路面測量中?GNSS?技術(shù)的應(yīng)用前景

隨著我國經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的高速發(fā)展，很多工程建設(shè)項(xiàng)目被投入建設(shè)和使用，這就使得其對(duì)于勘測設(shè)計(jì)工作要求更高，因此公路設(shè)計(jì)軟件與硬件系統(tǒng)也在高速發(fā)展，甚至高速公路在設(shè)計(jì)中已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)了CAD設(shè)計(jì)，很多軟件自身就能夠進(jìn)行地面數(shù)字化測繪工作。GNSS?技術(shù)的應(yīng)用可以建立完善的勘測、設(shè)計(jì)、施工、管理等全數(shù)據(jù)鏈，更好的減少數(shù)據(jù)傳輸和使用的中間環(huán)節(jié)，使得整個(gè)內(nèi)外業(yè)的操作達(dá)到一體化的要求，可以突破當(dāng)前高速公路設(shè)計(jì)中的缺陷和不足，更好的滿足公路施工的需要。

在目前現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，融入GNSS技術(shù)是非常有效的一種方式，測量技術(shù)的發(fā)展就是要通過使用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)來進(jìn)行。通過GNSS測量可以更好的解決上述的問題和不足，可以大大降低工作強(qiáng)度，可以全面的提升工作效率和質(zhì)量，使得公路測量質(zhì)量得到提升，數(shù)據(jù)精確度可以保證。

五、結(jié)合RTK-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測量

RTK主要是安裝到基站結(jié)構(gòu)內(nèi)，可以更好的確定和了解誤差數(shù)據(jù)的問題，利用電臺(tái)或者網(wǎng)絡(luò)將誤差分析的軟件直接傳輸給流動(dòng)站中，然后該系統(tǒng)就能夠確定最精確的坐標(biāo)參數(shù)。不管是手機(jī)卡、外掛電臺(tái)還是內(nèi)置電臺(tái)，在具體操作中都會(huì)存在與差分信號(hào)傳輸工具。伴隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，RTK?技術(shù)已經(jīng)慢慢的從原有的1+1或1+2延伸到廣域差分系統(tǒng)WADGNSS，很多城市都開始建立和應(yīng)用CORS系統(tǒng)，可以更好的擴(kuò)大系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，同時(shí)也能夠更好的提升數(shù)據(jù)精確度，取得了非?？斓陌l(fā)展，目前的電臺(tái)傳輸逐步轉(zhuǎn)向GPRS和GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以更好的提升測量的精確度和測量范圍，同時(shí)操作也更加的方便快捷，更加方便。

工程測量屬于其具體的一個(gè)分支結(jié)構(gòu)，其可以利用多種方式把一定儀器在圖上的點(diǎn)標(biāo)注出來，其與過去傳統(tǒng)放樣方式有著明顯的區(qū)別，全站儀設(shè)備來實(shí)施極坐標(biāo)放樣操作的形式，通常需要在放樣操作中進(jìn)行設(shè)計(jì)點(diǎn)位的確定，一般需要進(jìn)行來回移動(dòng)目標(biāo)，多數(shù)都是要經(jīng)過2-3人來完成，一般放樣環(huán)節(jié)要保證各個(gè)點(diǎn)位的通視狀況最佳，但是這種方式的工作效率比較低，并且放樣施工中難度較高，而應(yīng)用RTK技術(shù)放樣的過程中，一人就能夠完成GNSS的接收機(jī)操作，其可以更好的確定具體走向哪個(gè)放樣位置，操作非常方便且效率較高，因?yàn)镚NSS技術(shù)是利用坐標(biāo)來放樣的，并且各項(xiàng)數(shù)據(jù)并不會(huì)存在累積誤差的問題，可以使得外業(yè)工作效率得到提升，且只需一人就能夠完成該項(xiàng)工作。

六、結(jié)語

（1）GNSS?測量技術(shù)精確度比較高，可以將數(shù)據(jù)精確度控制在毫米級(jí)控制精度，而放樣精度則可以達(dá)到厘米級(jí)，可以符合施工中的放樣施工需要。

（2）GNSS?測量技術(shù)的應(yīng)用可以大大提升工作效率和質(zhì)量，并且操作和分析過程不會(huì)受到人為因素、外部環(huán)境的影響。

（3）?GNSSRTK是一種全新的測量技術(shù)，RTK?能夠更加準(zhǔn)確的確定三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該技術(shù)可以滿足公路路線確定、橋梁與隧道等工程地質(zhì)勘察的需要，滿足多項(xiàng)工程的使用需要。

（4）GNSS?測量并不需要各個(gè)點(diǎn)達(dá)到通視的基礎(chǔ)上就能夠完成測量，可以避免多次測量。通常來說，GNSS測量工作效率是傳統(tǒng)技術(shù)的3倍以上，可以更好的降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率。

（5）GNSS測量應(yīng)用到高層測量中，與平面測量是相同的，是該技術(shù)的主要應(yīng)用區(qū)域。將GNSS技術(shù)使用到高速公路路面測量中的關(guān)鍵性施工技術(shù)，可以更好的提升整體測量效果，即使在復(fù)雜的環(huán)境中也能夠滿足路面測量工作的需要，為公路項(xiàng)目的施工奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郎海輝.?對(duì)?GNSS?技術(shù)在高速公路路面工程測量中的應(yīng)用探析[J].?建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，（30）：652.

[2]任浩森.?芻議預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)在高速公路中的應(yīng)用[J].?科技資訊，2017，15（1）：49.

（作者單位：中交一公局廈門工程有限公司）