淺談GPS 測量技術在線路工程中的應用

李章建

中國能源建設集團天津電力建設有限公司基礎墊江總承包項目部 天津 300000

GPS 在工程應用技術上已非常成熟，在道路工程中GPS 參與了下列施工：

（1）前期準備控制點移交復測、施工紅線的放樣、原始地貌復測、橫縱斷面測量；

（2）施工時開挖線放樣、線路中邊線放樣、清淤換填及其他收方測量、邊坡實時監測等；

（3）竣工測量。

1 概況

墊江縣東部片區新型城鎮化PPP 項目是重慶市重點項目，它的建成會將墊江縣城規模擴大1/3。該工程項目分為九條市政道路和一條國道。工程量大、工期緊，這就需要新的測量技術應用來保證工程完成。本論文選取朝陽一路為載體進行論述，它是九條市政路中的一條，為城市次干路，全長2．8 公里，路幅24m，雙向4 車道，標首有一座全長45m 的橋梁。

2 難點

道路施工有戰線長、地形復雜、障礙物多等特點。墊江屬于丘陵地貌，地形起伏大，植被茂盛，控制點無法保證兩兩通視。控制點平面復核時可采用靜態觀測。

3 施工方法

3.1 靜態測量

平面坐標復測采用靜態觀測。朝陽一路測區共計9 個點（1、6 號控制點作為已知點），采用4 臺銀河系列GPS（兩臺銀河1，兩臺銀河6）從CY1、CY2、K2、ZD1 開始連續觀測60 分鐘。本次觀測完成后，CY2、ZD1 保持不動，將CY1、K2 儀器搬至CY03、JK01，以此類推進行觀測。觀測后數據采用南方SGO 進行數據處理。因該條路標首有一座橋，7、8、9 控制點是為了滿足橋梁需求加入。受地勢影響7、8、9 號點之間兩兩通視，但不與其他控制點通視，1-6 號點之間兩兩通視。下圖為靜態網，1-9 號點為施工控制點，k2．s、ZD1、JK01、ZD2、K6．s 為觀察點。

（1）基線解算：相鄰點間構成基線，基線中誤差δ 也是GPS 接收機的標稱精度，計算邊長為平均邊長；基線解算時嚴格控制了同步環和異步環的閉合差，本次共生成同步環16 個，異步環15 個，基線解算合格后進入平差計算。

（2）平差計算。使用南方測繪SGO 數據處理軟件計算平差。無約束平差基線向量的改正數（VΔX、VΔY、VΔZ）絕對值均控制在3δ 之內，若超限需剔除。

無約束平差通過檢測后，約束平差基線向量的改正數與無約束平差結果的同名基線相應改正數的較差（dVΔX、dVΔY、dVΔZ）均需控制在2δ 之內，若發現超限剔除。平差時采用中央子午線為108°帶。

（3）對兩點間的實測距離進行投影面計算并改正，即兩點間二維平面距離；

（4）用高斯平面上距離D 計算對向觀測高差公式：

往測：Hab=dtgαab+cd2+ia-tb+ΔHab

返測：Hba=dtgαba+cd2+ib-ta+ΔHba

本次靜態解算滿足E 級靜態控制網要求，各基線解算合格，平差完成后各控制點誤差均在5mm 以內，滿足施工需求。

衛星高度角 有效觀測衛星數平均重復設站數 時段長度 數據采樣間隔 PDOP≥15° ≥4 ≥1.6 ≥40min 15s ＜6

3.2 RTK 的使用方法及應用

RTK 全稱為實時動態定位系統，其便攜、高效、操作簡單、精度高等特點深受測量從業者的喜歡。

（1）RTK 的使用方法。線路工程根據線路的長短可使用四參數或七參數解算，也可根據控制點分布建立若干個四參數解算的項目，這個可以根據實際施工需求進行。

四參數：線狀道路均不超過30 ㎞，故采用四參數解算，解算采用平均分布的若干個控制點進行，解算步驟如下：

①建立新項目，中午子午線為108°帶（根據項目所在地區選擇），目標橢球為北京54 坐標系（墊江獨立坐標系是在北京54坐標系基礎上轉換而來，故選則該坐標系）。

②在儀器固定的情況下，將儀器安裝在三腳架上對中整平后，量取儀器高或側片高并將數據輸入手薄，或使用對中桿，采集者要兩腳與肩同寬并保持氣泡居中，在平滑的方式下分別采集三個控制點坐標。

③將3 個控制點的理論坐標值輸入手薄，并與現場采的坐標相對應，計算四參數，計算完成的參數應用到該項目上。

④解算完成后，在其他控制點對該項目進行檢查，滿足精度要求即可。

（2）RTK 應用范圍。RTK 在線路工程的各方面都有應用，地形圖測量、橫斷面測量、邊坡監測、施工紅線放樣、道路施工放樣、控制測量等。RTK 在道路施工過程中可將設計提供的橫縱曲線提前輸入儀器。RTK 在工程中的應用大大提高了工作效率，同時也減少了人員的投入。

4 結語

GPS 是近年來的一個成熟的產品。我國的基礎設施建設高速發展，這就對測量作業提出了更高的要求，隨著公路設計行業軟件技術和硬件設備的發展，公路設計已實現CAD 化，有些軟件本身還要求提供地面數字化測繪產品的支持；建立勘測、設計、施工、后期管理一體化的數據鏈，減少數據轉抄、輸入等中間環節。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，影響了施工進度。

當前，用GPS 靜態方法建立沿線總體控制測量，為勘測階段測繪帶狀地形圖，路線平面、縱面測圖提供依據；在施工階段為橋梁、涵洞等結構物建立施工控制網，這僅僅是GPS 在線狀測量中應用的初級階段，其實公路測量的技術潛力蘊藏于RTK（實時動態定位）技術的應用之中，隨著GPS 定位精度的提高，RTK 技術在帶狀工程中的應用，有著非常廣闊的前景。