徐艷海

(黑龍江省路友工程招標(biāo)代理有限公司)

1 前 言

GPS 技術(shù)應(yīng)用于公路測量是公路外業(yè)勘測的一項重大技術(shù)革命，其應(yīng)用及開發(fā)的前景十分廣闊。RTK(實時動態(tài)定位技術(shù))以全天候、高精度、自動化、高效率等特點在高速公路測量中蘊含著巨大的技術(shù)潛力，以建三江至撫遠(黑瞎子島)高速公路洪河至前哨段縱橫段測量為例介紹RTK 技術(shù)在高速公路縱橫段測量中的應(yīng)用。

2 RTK 基本工作原理

RTK(Real Time Kinematic)實時動態(tài)測量技術(shù)，是以載波相位觀測為根據(jù)的實時差分GPS(RTDGPS)技術(shù)，它是測量技術(shù)發(fā)展里程中的一個突破，它由基準(zhǔn)站接收機、數(shù)據(jù)鏈、流動站接收機三部分組成。

RTK 基本工作原理是在已知高等級點上(基準(zhǔn)站)安置1 臺接收機為參考站，對衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)和測站信息，通過無線電傳輸設(shè)備，實時地發(fā)送給流動站，流動站GPS 接收機在接收GPS 衛(wèi)星信號的同時，通過無線接收設(shè)備接收基準(zhǔn)站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理，實時解算出流動站的三維坐標(biāo)及其精度(即基準(zhǔn)站和流動站坐標(biāo)差△X、△Y、△H，加上基準(zhǔn)坐標(biāo)得到的每個點的WGS－84 坐標(biāo)，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)得出流動站每個點的平面坐標(biāo)X、Y 和海拔高H)。

圖1 RTK 作業(yè)流程

3 測設(shè)簡況

建三江至撫遠(黑瞎子島)高速公路洪河至前哨段公路起于洪河農(nóng)場，樁號K93 + 000，止于前哨農(nóng)場南，全長75.279 km。測區(qū)控制范圍大致位于東經(jīng)131°04'34. 4405″131°53'53.8494″，北緯47°19'26.6279″ ～47°40'10.3748″之間。

3.1 坐標(biāo)系的選擇

中央子午線為131.3°，測區(qū)投影分帶為3°帶的第47帶。GPS 網(wǎng)的平面坐標(biāo)系統(tǒng)選用北京54 坐標(biāo)系，高程采用85 黃海國家高程基準(zhǔn)。

3.2 儀器設(shè)備和軟件

GPS 控制測量采用南方測繪公司的靈銳S86 型GPS 測量系統(tǒng)，為24 通道雙頻動態(tài)接收機，其靜態(tài)相對定位精度:靜態(tài)平面精度為3 mm+1 ppm;靜態(tài)高程精度為5 mm+1 ppm。

縱橫斷面測量采用南方測繪靈銳S86 GPS RTK 工程之星軟件斷面測量功能，輸出的測量成果直接為所要求的緯地格式。

4 縱段、橫斷面測量

縱橫段測量采用RTK 工程之星軟件線路放樣功能進行縱橫斷面的測量。

放樣時，先輸入各主控點樁號，然后輸入起終點的方位角、直線段距離、緩和曲線長度、圓曲線半徑R，這樣就可以很輕松地放樣了，而且一切工作均由GPS 電子手簿來完成。這種方法簡單實用，比起傳統(tǒng)的極坐標(biāo)法要快得多。如果需要在各直線段和曲線段間加樁，只需輸入加樁點的樁號就行了，剩下工作由GPS 來完成?？v斷放樣時，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個施工測設(shè)放樣點文件，并儲存起來，隨時可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)。橫斷放樣時，先確定出橫斷面形式，然后把橫斷面設(shè)計數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中，生成一個施工測設(shè)放樣點文件儲存起來，并隨時可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)?？v橫斷面測量之后，通過格式轉(zhuǎn)換得到常用的格式。轉(zhuǎn)換完成后會在相應(yīng)的文件夾下生成* .hdm 和* .dmx文件，即橫斷面文件和縱斷面文件。

輸出的緯地縱斷面、橫斷面數(shù)據(jù)。

本次建三江至撫遠(黑瞎子島)高速公路洪河至前哨段施測中用來比測的控制點為2010年布設(shè)的D 級GPS 點，在RTK 測量過程中，每測一個點都有精度顯示。GPS 控制手簿內(nèi)精度控制的缺省值采用平面0.015 m、高程0.020 m。所有比測的點均小于此誤差限，最大點位移為0.052 m，距基準(zhǔn)站的最大距離為5.30 km，最大高程較差為0.087 m。

RTK 測點位移的中誤差為0.095 m，完全滿足了精度的要求。所有數(shù)據(jù)通過校驗后，將最終數(shù)據(jù)利用專業(yè)成圖軟件形成比較形象的數(shù)據(jù)，即所看到的成果——斷面圖，見圖2。

圖2 橫斷面圖

5 結(jié) 語

GPS RTK 高速公路縱橫斷面測量法較傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀—皮尺法、全站儀法、經(jīng)緯儀視距法、架置式無棱鏡激光測距儀法省時、省力，提高工作效率和節(jié)省工程費用等優(yōu)點比較明顯，RTK 測量成果能夠達到工程測量規(guī)范的要求。雖然RTK 也存在著一定的缺點，受到衛(wèi)星數(shù)目及分布、控制點點位分布的均勻程度、信號受遮擋等影響，但隨著GPS －RTK技術(shù)難關(guān)的攻破，國產(chǎn)儀器自主知識產(chǎn)權(quán)的成熟，移動信息技術(shù)在RTK 中的融合，儀器價位的走低以及觀測精度、速度的提高，RTK 能夠為高速公路縱橫斷面測量提供更高的測量精度，能夠創(chuàng)造更好的社會效益，普及速度會越來越快。

［1］劉基余，李征航，等. 全球定位系統(tǒng)原理及其應(yīng)用［M］. 測繪出版社.

［2］公路勘測規(guī)范(JTG C10 －2007)［S］.

［3］國家測繪局發(fā)布《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》(GBT18314－2009)［S］.

［4］國家測繪局發(fā)布《全球定位系統(tǒng)實時動態(tài)測量(RTK)技術(shù)規(guī)范》(CHT 2009 －2010)［S］.

［5］徐紹銓，張華海，等. GPS 測量原理及應(yīng)用［M］. 武漢大學(xué)出版社.