高速公路测量中GPS RTK技术的应用与研究

刘辉

[摘要]GPS定位技术与RTK定位技术以其高测量精度、灵活选点、便于布网与测站间无需通视、简单操作等特点在高速公路测量施工中得到了大量应用。对于待测点数据进行实时监测，能确保观测质量符合施工要求。由此可见，GPS RTK技术的广泛应用不仅可以提升测量精度、确定观测时间，更能提升测量工作效率。本文主要对GPS RTK技术的概况、高速公路测量中GPS RTK技术的测量内容与应用进行了分析与探究。

[关键词]GPS RTK技术；测量内容；静态测量 文章编号：2095-4085（2015）08-0032-02

公路勘测包括两个阶段：勘测程序踏勘、定测。公路测量技术水平是否符合施工规定，对高速公路建设整体质量至关重要。本文以高速公路测量进行分析，测量控制一大比例尺地形图测绘一路线中桩放样一断面测量一土石方计算等方面都与GPS技术息息相关，相比传统测量方式，GPS RTK技术在人力、物力、精力及施工周期、工程质量及测量精度等方面都具有显著优势。

1.GPS RTK技术的概况

1.1GPS技术的概况

全球定位系统的缩写为GPS，其最初由美国建立，最终在全球范围内得到了广泛地应用。其主要为实时、连续、全天候提供导航定位、授时服务的定位系统。其中以载波相位观测值为根本实时差分GPS技术为实时动态定位技术（RTK技术）。因高测量精度、灵活选点、便于布网等特点GPS技术在高速公路工程测量中得到了广泛地应用。

1.2RTK技术的概况

RTK技术由GPS测量定位技术发展而来，是GPS测量定位技术的发展延伸体。基准站与流动站为实时动态定位系统（RTK）的重要组成部分，其中无线数据通讯的建立为实施动态测量的根本保障，其原理为基准点选取点位精度高的首级控制点，将一台接收机进行合理设置以此作为参考站，连续观测卫星情况，流动站内接收机在卫星信号接收的同时，利用无线电传输设备进行基准站观测数据的接收，按照相对定位原理计算机可对流动站三维坐标、测量精度进行实时计算与显示，以此达到测量施工目的。根据高速公路测量工作需求，可从以下测量方式对GPS RTK定位测量技术进行分析与进一步研究。

（1）快速静态测量。选取该测量模式，要求在每个用户站上GPS接收机能够进行静止观测。在观测应用中，与接收到的基准站同步观测数据进行整周未知数、用户站三维坐标的实时解算。当解算结果变化较为稳定，精度符合设计规定，即可完成观测。

（2）动态测量。在观测工作开始前，要求流动站接收机在某个起始点进行静止观测，以此为整周未知数快速解算提供便利。初始化工作中，在各个观测站上流动接收机可对基准站同步观测数据、三维坐标等进行测量。

（3）动态观测。动态测量模式需要先在某个起始点进行几分钟静止观测，以此为初始化工作提供便利。根据预定采样时间运动接收机可间隔自动观测，并对基准站同步观测数据进行同时观测，实时对采样点空间位置进行确定。

2.测量内容

2.1平面控制测量

相比传统导线法，在路线控制测量中GPS定位技术的应用，具有灵活布网、外业观测速度快、全天候作业及高定位精度等优势，在统一坐标系下通过内业处理可进行控制点三维数据信息的提供。在路线测量中，可遵循工程需求进行GPS控制网等级地确定，一般分为4个等级：一级、二级、三级、四级，其中高速公路首级控制网可由三级表示，高速公路施工控制网可由四级控制网表示，500米为其控制点之间的距离，其技术指标如表1所示。

2.2高程控制测量

根据国家相关高程基准规定，公路高程系统选取在同一条公路中应具有一致性，如选取高程系统不同，必须给定高程系统转换关系。一般选取四等水准测量进行高速公路测量，要求水准测量路线长度最大控制在16千米以下。在水准测量难度大的位置，可选取三角高程测量（起止点必须为多出一个等级的控制点）。根据相关施工规定，公路与构造物水准测量等级技术指标如表2所示。

2.3路线测量

全天候、全方位的新型测量系统，GPS RTK技术是现阶段待测点位置准确确定的主要途径。大比例尺带状地形图上测量人员定线后，可通过GPS系统软件进行放样点的自动定位。各个点可独立完成测量工作，无需产生累计误差。直线、缓和曲线与圆曲线为道路路线的主要组成部分。放样施工中，必须先将各个主控点桩号输入，随后将起终点方位角输入，以此完成放样工作。

3.高速公路测量中GPS RTK技术的应用

3.1案例分析

某高速公路工程主线总长度为225千米，测区为东西走向，西高东低为其地势特点，相对高差为1310米，路线经过地区具有较为复杂的地形、地质情况，其中具有较多桥梁、隧道工程。

3.2首级GPS平面控制网设置

路线控制测量选取GPS定位技术，作为完成测量工作的主要设备，GPS接收机也被叫做侧地型接收机，施工应用中应检测其性能和可靠性，如一般性检验、通电检验与实测检验。根据工程建设需求，该工程基准站点测量流程如下：

（1）公路四级GPS测量起算点可采用现有国家二、三等三角点内5到10个点。

（2）稳固设置GPS点位，点位设定环境应与GPS规范相适应。点位与路线中心线之间的距离必须控制在50米-300米之间。在距离中心线50米-200米的范围内选择点位。GPS点点位设置为水准联测、导线应用等有利。

（3）标石埋设为GPS点的重要环节，要求土层基础标石规格为15厘米X20厘米X60厘米。选择水准联测GPS点后，需进行混凝土底盘埋设或现场进行底座浇灌，随后进行回填夯实作业。

3.3RTK施工测量

各待放样点坐标计算，选取10米倍数为该路线整桩号。在GPS RTK手持机内输入测设点设计坐标。如外业测量施工中，应在视野开阔的已知控制点上设置基准站，并连接GPS接收机、数据链电台与电池等，将基准站控制点坐标与部门设置参数输入后，将基准站设备启动，数据链进行信息的连续发射与校正，同时移动站开始施工。随后进行整桩、加桩位置的测设，为确保实测数据的准确性，要求完成各次作业后需回到已知点对已知数据是否符合进行检测。

4.结语

综上所述，我国高速公路建设质量标准得到了有效提高，我国高速公路工程测量事业也得到了极大的发展。将GPS RTK技术应用到工程测量中，可有效提升测量的精确度，更能为工程建设提供强有力的依据。