GPS、RTK技术在高速公路工程测量中的运用探讨

GPS、RTK技术在高速公路工程测量中的运用探讨

刘丰

湖南省核工业地质局三一一大队湖南省414100

摘要：全球定位系统（GPS）技术得到了飞速发展，在此基础上衍生出了GPS-RTK技术，目前该种技术凭借其自身的优势被广泛应用于工程测量领域中。RTK技术综合了计算机技术、卫星技术、大地测量技术、无线电通讯技术以及空间技术等多种技术，可以对两个测站载波观测值查分进行实时处理，有利于提高工程测量效率以及测量精确度，外业作业量也相对比较小，是一种高效测量技术。本文主要以高速公路测量为例，对GPS、RTK技术在高速公路工程测量中的运用进行详细分析。

关键词：高速公路；工程测量；GPS、RTK技术

1GPS、RTK技术简介

GPS、RTK是数传技术和GPS技术相结合的技术，RIK系统主要由流动站和基准站组成。流动站主要由电子手簿、天线、无线数据链电台、GPS接收机构成，基准站主要由无线电数据链电台、接收天线、直流电源、发射天线、GPS接收机等构成。在工作过程中，首先将一台GPS接收机安装到基准站上，然后将另外几台接收装置设置在流动站上，流动站和基准站可以在同一时间内对GPS发射信号进行接收，然后将已经知道的位置信息和基站得到的观测值进行对比，求出GPS差分改正值，然后使用无线电数据链电台将信息GPS观测值传递给卫星流动站，通常情况下流动站和基准站要同时观测卫星要在四颗以上。使用流动站进行测量可以将定位结果精确到cm级。

2GPS、RTK技术的运用分析

2.1实际测量作业中的GPS的运用

1）控制网的复核与加密测量

在做好施工测量准备后，将测量队分成两个组，即GPS平面控制组和电子水准高程控制组。测量人员利用由设计单位提供的首级控制网进行现场复测工作。在本标段全长16.055km的设计线路上，设计院共提供了6个首级GPS控制点和6个高等级水准点，测量队从使用静态GPS进行外业采集数据到内业计算、平差等工作完成仅耗时2d。复测成果符合要求，所测精度等各项指标均达到规范要求，即实测成果：△X（实测）=7．673mm＜△X（设计）±10mm；△Y（实测）=6．412mm＜△Y（设计）±10mm。

2）使用RTK进行导线加密点的位置选择

GPS网首级复测工作完成后，就进入加密控制点位的现场选定、埋设工作。需加密的导线点应根据现场条件，选用不太靠近设计桥梁、涵洞等构筑物边缘，并符合将来施工测量的需要。选点时，因精度暂时要求不高，测量队先采用RTK进行现场的构筑物等位置的快速初放样，将全线的主要构筑物和其他施工现场设施在实地中标识，再根据现场实际需要，本着以不易被施工破坏和易于施工放样为前提，布设加密控制点位，共计26个。

3）使用GPS进行导线加密点的观测

在新埋设的加密点位稳定后3～4d，导线、水准外业加密工作开始。本项目从外业采集、观测数据到内业计算、检核、平差取得加密成果，全部完成仅需5d，成果符合设计要求，所测精度等各项指标均达到规范要求（设计要求：平面点位精度均在±15mm以内，高程精度在±20mm以内）。使用GPS进行导线复测、加密等工作，不但提高了工作效率、减少了误差，同时，大大降低了外业测量工作的时间和测量人员的劳动强度，加快了整个工程项目的施工前期测量工作过度，有力地保证整个项目的施工工期。

2.2RTK在施工过程的测量运用

1）RTK在路基挖填中的运用

本标段内的路基挖填方量较大，挖方段的最高开挖深度为36.7m，填方段的最高填筑为27.8m。这就要求工程测量在山体开口线和填筑坡脚线测量的精确把握，避免不可弥补的返工。此时使用RTK就可满足设计要求（精度控制要求在±30mm以内），

①挖方开口线放样在山体开挖前，为满足设计断面尺寸的要求，避免产生超挖、欠挖等现象，测量人员须在现场根据实际山体的高程和所处的设计路线边距来准确测量开口线。由于山体的坡顶高程随位置的不同而高差变化较大，通视条件不利，而实际开口线放样又不能以设计图（1：2000）中的位置来确定，应进行现场实测，此时采用RTK就可在欲开挖的山体上的设计断面上灵活移动测量，实测出任一点的高程和边距，将RTK中显示的实测高程值，反推出该高程值在设计中的理论道路边距（设计中心至坡底边距加上设计边坡横距及坡面平台宽度），再与RTK测出的实测边距进行比对，得出边距差后再往理论方向移动到位，RTK再次进行实测高程和边距测量，如此反复进行，直至将实测位置移至同时满足高程值和理论边距的坡顶开口位。整个放样过程仅需两人操作，一人拿仪器，一人计算及打桩。

②填方坡脚线放样

路基的高填方坡脚线的放样方法与挖方开口线的原理相同，使用RTK进行实地快速地测出高程和边距，反推理论道路边距，经过反复循环测量，最终将坡脚线准确地放样。规范中需求路基填方必须分层填筑，每30cm填筑一层，本标段的填方量不仅大，且填筑高度最大达到27.8m，测量的工作量可想而知。然而，RTK的应用就能发挥出其快速、灵活、实时的优势，将此工作变得轻松简单及准确，并同时减少测量人员数量，使得测量人员能兼顾其他的施工测量工作。

2）RTK在竣工测量中的运用

在工程竣工后，要对已完成的工程现状进行竣工测量，并绘制出工程竣工图。本工程要求使用1：2000的图形比例，对已完工程的实地现状进行测绘。RTK在固定点校正后，测量员利用白天时间，持两台RTK，沿线路起点或任意位置开始采集地形数据，直至全部完成，并于晚上将当日所采集的外业数据进行整理绘制。当所绘制的竣工图初步完成后，测量技术负责人再持图进行现场检查。RTK再一次发挥了快捷、灵活、便利的优越性能，同用常规测量仪器或全站仪比较，它不需要来回搬站、后视，可大大降低劳动强度，提高工作效率。

3结束语

综上所述，通过在高速公路工程测量中使用GPR、RIK技术显著提高了测量精度和作业效率，具有非常大的应用前景。由于高速公路工程施工路线长、工期紧、地形结构复杂，如果使用常规的测量技术很难保证测量质量和测量效率，并且还有很多不稳定因素，而使用GPR、RTK技术可以有效避免这些缺点，高效率、高精度的完成高速公路施工测量工作。

参考文献：

[1]GPS、RTK技术在公路测量中的运用[J].牛磊磊.山东工业技术.2017（10）

作者简介：刘丰（1988.9），男，湖南邵东人，湖南工程职业技术学院，助理工程师，单位：湖南省核工业地质局三一一大队，研究方向：高速公路工程测量