GPS在公路勘測中的應用

許繼影，戴洪寶

（1.宿州學院 資源與土木工程學院；2.宿州學院 環境與測繪工程學院，安徽 宿州 234000）

隨著國家經濟的快速發展，測量新型設備開始興起并得到了快速發展，測量技術也實現質的進步.GPS（全球定位系統）技術作為先進的衛星定位技術隨之興起，并以其諸多優勢快速滲入到國民建設、國防建設及社會發展等多個領域.

在公路工程建設中，測量行業作為領頭軍，生產力的發展和社會的進步已經打破了傳統的測量作業方式，即耗費大量人力物力財力而又效率低下的常規測量模式.因此，只有改變工作手段，充分利用先進的設備，掌握先進的技術，才能在激烈的競爭中得以生存，是時代的呼喚，勢在必行.GPS在公路建設中的應用，從靜態做控制測量、帶狀圖測繪到縱橫斷面圖測繪、施工放樣等，參與了公路建設的全部過程.實踐證明，GPS操作簡便，測量結果可靠、精度均勻，可用于各種公路工程建設，與傳統測量相比省時省力，極大地提高了工作效率[1-2].

本文以宿州市洪河路測量工程為例，通過GPS技術測量，完成1:500帶狀地形圖圖、縱橫斷面、工程土方量以及施工放樣等公路測量工作，并與傳統公路勘測方法進行對比，總結GPS在公路勘測中的應用特點.

1 GPS在公路勘測中的應用

1.1 GPS靜態做控制測量

1.1.1 網形設計

為了使GPS網保持高精度且點位中誤差均勻，須依據控制點分布來設計GPS網形.平面控制設計：根據公路勘測的特點，結合紅河路的實際情況，在線路兩端及中間布設首級控制點，控制點間的距離為30km左右.高程控制設計：在依托平面控制點的基礎上，適當擴充了一定數量的水準點.

1.1.2 外業測量

首先，基準站的選擇需要滿足GPS靜態做控制測量的要求，根據實際情況將基站架設在新汴河岸邊的國家GPSC級點上，該點基本上位于線路的中間，在測量過程中具有相當的優勢.其次是安置儀器，對儀器對中、整平，然后，盤掛天線，量取并記錄三個方向（正北方向、東南方向、西南方向）上的天線盤高及各方向上相關數據.最后開始觀測，并將點號、觀測時段及天線高等相關信息抄錄到相應的表格.

1.1.3 注意事項

儀器安置人員盡可能地守在儀器旁，安置好每隔一段時間（一般為幾分鐘）觀測一次接收機，觀察接收機是否連續接收數據、電池電量是否充足等情況.若出現一些外界情況對儀器造成影響（如腳架被動），應即刻關機，整平后重新安置，在觀測手簿上將關機時間和再次開機時間記錄下來.斷電處理：裝上滿電源電池后，開機，并在觀測手簿上將斷電時間和再次開機時間記錄下來.如果遇到解決不了的問題，須及時上報，同時將問題記錄在手簿中[3-4].

1.2 GPS-RTK測量帶狀地形圖

GPSRTK技術（實時動態定位技術）是以載波相位觀測值作為依據而實施測量的實時差分定位技術[5].應用前景十分廣闊，對當前公路工程建設及將來改建等工作都具有重要意義.RTK技術系統是主要組成部分包括基準站、流動站，它是采用點位精度高的控制點作為基準點.

1.2.1 RTK測量帶狀圖

利用RTK方法測繪線路帶狀圖，將GPS流動站在每一個碎步點上停留幾秒，即可測得待測點的空間三維坐標[6]，且可以通過手簿編輯出每一個碎步點的編碼，再使用相關繪圖軟件（如南方Cass7.0）做出帶狀圖.

1.2.2 RTK測量縱橫斷面圖

縱橫斷面圖是線狀工程設計的重要資料，公路工程設計都是在測量從橫斷面基礎上展開的.橫斷面圖反映出線路橫斷面上一定范圍內的地形起伏狀況，為公路勘測設計、土方量的計算提供重要依據；縱斷面圖則為公路坡道設計、橋涵建筑物的位置設計等工作提供重要依據[7].

線路設計人員在帶狀地形圖上定線后，將公路中線在實地中標定出來，將設計路線鍵入到相關軟件中，使整條線路的坐標和里程都能夠滿足點點對應[8].

使用GPSRTK進行斷面測量時，測量工作人員利用電子手簿中的斷面采集功能，沿著電子手簿上面指示的方向，依據地面起伏狀況采集斷面點坐標，真實地反映出地表起伏情況，通過計算機數據處理軟件將采集到的斷面數據生成AutoCAD環境下的圖形文件[8].

1.2.3 RTK施工放樣

RTK技術應用到施工放樣，只需要將設計坐標輸入手簿，測量作業人員手持GPS，電子手簿做出相應提示，讓作業人員移動接收機到需要放樣的點上，進行相關放樣作業.RTK施工放樣是采用坐標直接進行放樣，放樣結果可靠、精度均勻，因此施工中采用此技術，工作效率和工作質量都會得到極大的提高.

宿州市洪河路公路工程施工圖的中樁放樣，是使用南方測繪公司的GPS靈銳S86系統進行RTK放樣.首先，在已知的基準點上架設一臺接收機作為基準點，其它兩臺接收機作為流動站，分組進行中樁放樣測量，實地放出放樣點的平面位置和高程.然后利用數據連接線，將通過AutoCAD軟件生成的線路特征點樁號和逐樁坐標輸入接收機中，GPS接收機內置有放樣程序，其他任意樁號坐標均能通過放樣程序計算出來.RTK具備定位功能，在手簿中輸入待放點信息，就可以根據收手簿的提示在現場準確的找到待放點.

采用RTK施工放樣技術對洪河路公路工程進行放樣作業，比傳統方法提高效率3～5倍.RTK技術進行公路施工圖放線，方便迅速、作業效率高、無需測站點相互通視、測量結果精度高，是測量放樣技術的重大進步.

2 RTK和全站儀的精度比較

因測設放樣的精度要求是各種測量工作中精度要求較高的，于是本次實驗采用兩種測量儀器的測量放樣工作作為檢驗精度的出發點.在宿州市洪河路的部分公路里程上進行邊線里程樁坐標放樣工作，先采用傳統全站儀極坐標放樣，得出邊線里程樁的全站儀放樣點坐標；再使用GPSRTK放樣，得出RTK放樣點坐標.然后，對兩組放樣坐標進行對比，并做出精度分析.如表2-1所示.

表2-1RTK和全站儀的精度比較表

接上表

依據測量技術規范，統計試驗點的平面坐標點位中誤差是：Mp=±0.018m.

3 結論

現階段，GPS技術相對于傳統的線路測量方法，已經具有較大的優勢地位.具體總結如下：

（1）GPS定位精度較高和具有較好的穩定性.因為GPS采用的是單點定位測量，故而點與點之間不存在誤差傳遞，相對于傳統方法，保持了較好的精度和穩定性.

（2）GPS測量提高了工作效率.GPS測量需要的人力、物力、財力等相較于傳統方法都有較大程度減少.

總而言之，隨著新技術新理論的不斷完善，GPS技術在公路勘測中的應用更加系統化、規范化.

〔1〕張勤,李家權.GPS 測量原理及應用[M].北京:科學出版社,2005.

〔2〕吳俐民,陳云波,丁仁軍.昆明市連續運行GPS參考站系統的研究及建設[J].測繪學報,2006,31(3):47-49.

〔3〕孔祥元,梅是義.控制測量學[M].湖北:武漢大學出版社,2006.

〔4〕劉經南,劉暉.連續運行衛星定位服務系統-城市空間數據的基礎設施[J].武漢大學學報(信息科學版),2003,28(3):259-264.

〔5〕劉永剛.淺析RTK測量技術在龍口水庫測量中的應用[J].科技創新與生產力,2011(25):118-120.

〔6〕劉立國.GPS RTK技術在公路勘測中的應用[J].山東科技交通,2013(3):54-55.

〔7〕吳向陽.GPS在現代公路勘察中的應用研究[D].南京:東南大學,2005.81-84.

〔8〕岳增田.淺析GPS技術在公路勘測中的應用[J].全球定位系統,2013(6):79-82.