GPS-RTK技術在公路中線測量中的應用

李 超（中鐵工程設計咨詢集團有限公司太原設計院，山西 太原 030000）

1 引 言

隨著我國公路工程項目的增多，我國很多測量技術也都取得了飛速的發展和進步，以往公路中線測量都是采用全站儀進行，近年來，我國的經濟和科技都在不斷進步，全站儀測量已經不能滿足當前的公路工程設計和施工測量要求。GPS-RTK技術在應用到公路中線測量中后，給公路工程測量帶來了巨大的改變，尤其是GPS-RTK定位技術的使用，不僅提高了公路中線測量效率還大大提高了測量數據結果的精確度，提高了公路工程設計的精度，也有效的提升了公路工程的施工質量，為我國公路事業的發展創造了非常大的價值，對我國今后的公路發展具有重要意義。

2 GPS-RTK在公路中線測量中的作業模式

第一，給所在公路工程建立GPS平面控制網，確定測量范圍后，使用GPS靜態測量的方法進行測區的控制網布設。相鄰控制點之間的點位間距控制在4公里以內，同時和國家控制點進行聯測，這樣可以大幅度提高測量數據的準確性。公路工程最大的特點就是公路的里程比較長，但是寬度卻是有限的，而公路的地形也是不斷的在發生變化，線路的走向和形變等因素都會隨著發生改變，因此，在進行公路工程中線測量時要盡可能的縮小長度變形。

第二，轉換參數的設置,選擇控制網中已知的WGS-84和地方獨立網格坐標以及高程的公共點,求解轉換參數。從RTK定位原理可知,GPS定位結果是點在WGS-84坐標系的幾何位置,要想流動站得到精確的國家或地方坐標和高程,一要在基準站輸入WGS-84系坐標,二要在流動站輸入WGS-84坐標系與國家坐標系的轉換參數。在GPS高程轉換過程中若是利用所有點建立統一的擬合公式于整個測區,由于線路在某個方向上伸展的范圍較大,其高程異常的變化也就復雜得多,因此整體擬合的精度都不會很高。求解轉換參數應分段進行,測段長度應控制在20KM以內，相鄰兩個測段間應至少有兩個公共控制點參與各自測段的計算。轉換參數計算完成后,已知控制點的平面坐標殘差應小于10mm，高程殘差小于20mm。

第三，在進行公路中線測量時，最好是選擇在天氣晴朗的時候進行，在進行測量之前可以查詢一下衛星可見預報等，在衛星的分布越好的天氣內進行測量，就可以得到更加準確的測量數據，避免測量數據精度不達標造成返工。

第四，公路中線測量數據的準備工作根據外業測量需要進行設定。首先將公路中線的樁號、角度、半徑等線路參數直接輸入到道路編輯軟件中進行編輯，生成公路中線線位之后，將相應的樁的坐標和數據的格式導入到流動站手簿中。現場利用GPS-RTK技術進行公路中線放樣，在進行外業測量中也可以實時的顯示測量樁號和測量結果的偏差。這樣就可以給公路中線測量作業提供非常大的便利。

第五，在進行公路中線外業測量時，工作人員要將基準站架設在該公路工程的控制點上，在儀器開機之后，要對儀器進行準確的參數設置，確保儀器的所有測量參數都能夠符合工程的實際需要。流動站的工作人員在儀器設備開機之后也需要對設備進行相應的設置，輸入正確的轉換參數等，在這些步驟完成之后，流動站需對與基準站不同的控制點進行復核，復核控制點平面較差應小于10mm，高程較差應小于40mm，精度滿足要求時才能夠開始進行公路中線測量工作，確保測量數據的準確性。另外，在進行公路中線測量時要保證測量小組最少為5人，主要負責基準站操作、流動站操作、記錄、打樁等。

3 GPS-RTK正常工作的基本條件

想要確保GPS-RTK技術能夠正常的在公路中線測量中應用，必須要滿足以下條件。第一，確保公路中線測量時的流動站和基準站能夠同時接收到4顆以上的GPS信號。第二，基準站和流動站在同時能夠接收到衛星信號時還要確保移動站能夠接收到基準站發出的差分信號。

4 GPS- RTK的精度

目前的GPS-RTK技術在進行測量時都是采用求差法，這種方法降低了載波相位測量改正后的殘余誤差及接收機誤差和衛星改正后的殘余誤差等因素的影響，能夠確保測量時的精度達到厘米，通常情況下，系統標稱平面精度為10mm+2ppm,高程精度為20mm+2ppm。第一，RTK的平面精度。（1）測量的數據鏈信號接收范圍為15公里，但是采用RTK測量時,在 4公里的范圍內顯示出比較高的數據精度，4公里外數據精度就無法得到有效的保證，而且測量出現的誤差也是比較明顯的。（2）GPS-RTK在測量時接收到的衛星信號數目越少時，測量結果的精確度就會越低，出現的誤差幾率也會增加，只有在接收的衛星信號為五顆以上時，才能夠達到儀器的標稱度數。第二，GPS-RTK的高程精度。（1）采用GPS-RTK技術測量高度時，當VDOP＜2時，采用儀器測量出的結果是精確度最佳的，如果VDOP＞4時，測量時就會出現一定程度的誤差，但是，即使是在這種情況下進行測量時，測量出的結果也是能夠達到儀器標稱精度的，因此，衛星信號的分布對于高程精度的影響不是很大。（2）如果在采用RTK技術進行測量時的接收信號數目超過了6顆，測量結果的標準差不會發生明顯的變化，如果是5顆，測量的結果標準差就會比較明顯的增大，但是也是處于標稱精度之內。（3）通過對上述的分析可以得出，只要在測量時的信號接收程度為5顆，并且VDOP＜4的情況下，GPS-RTK技術就可以得出非常精確的測量結果。

5 GPS- RTK 技術的優點

GPS-RTK技術應用到公路中線測量中有很多的優點。第一，GPS-RTK技術可以在無需通視的情況下進行數據的傳輸，并且可以做到遠距離情況下對三維坐標進行傳輸，并可以有效的提升傳輸的效率。第二，采用GPS-RTK技術進行公路中線測量時可以節約大量的人力，對于數據的記錄也可以不采用手工記錄，這樣就可以大大縮小因手工記錄的偏差而造成的數據不精確。RTK技術在進行測量時只需要由一個工作人員就可以完成所有的測量工作，節省了大量的人力資源。第三，GPS-RTK技術的測量精確度比較高，而且在采用這項技術進行測量時可以避免誤差的積累，以往的測量方式都是由人工記錄的，在進行數據的測算時就會出現誤差的積累，而GPS-RTK技術的誤差是隨機產生的，這樣定位精度也就有了大幅度提高。第四，GPS-RTK技術的測量結果顯示比較快，在測量人員完成所有的測量工作離開測量場地時就可以知道測量的數據是否滿足要求，相比于傳統的方式更加的快捷。第五，GPS-RTK技術在進行測量時只要確保接收裝置的性能穩定，就可以隨時進行工作，另外，還可以對測量的儀器進行一定的改進，這樣就可以實現快速靜態定位等。第六，GPS-RTK技術在測量完成之后可以實現數據的自動存儲，這樣就可以方便于后期的數據整理和計算。

6 結 語

將GPS-RTK技術應用到公路中線測量中后，有效提升了測量數據的精確性，使得流動站和基準站之間的測量工作更加的省時和方便，無需再進行站點之間的通視，所有的聯系都是建立在無線電波的基礎上，節省了大量的時間，提升了工作的效率。對于流動站的工作人員來說，采用GPS-RTK技術進行公路中線測量時可以依照儀器的指示進行樁號位置的尋找和測量，大大減輕了流動站工作人員的工作強度，不僅提高了測量準確性還減輕了工作強度。另外，GPS-RTK技術還可以有效的對公路工程形變進行測量，及時的發現施工中的問題。隨著科技的進步，GPS-RTK技術在公路工程中的應用也必將會更加的廣泛，為我國公路事業發展打下了堅實的基礎。