李瑞濤

（四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院， 四川 成都 610081）

0 引言

目前，科技得到快速發(fā)展，在測量中諸多技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用，GPS-RTK技術(shù)因具有精度高、速度快、不受地形通視等條件限制的特點(diǎn)，成為了公路測量中的重要組成部分，大大提高了公路橫斷面測量的效率。尤其在近幾年的不斷發(fā)展下，GPS-RTK技術(shù)憑借著自身的眾多優(yōu)勢（如方法簡單、節(jié)省時(shí)間、成本低廉、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確等）逐漸被眾多的測繪公司和施工單位所認(rèn)可，相信在未來的幾年時(shí)間內(nèi)，該項(xiàng)技術(shù)會得到更加廣泛的應(yīng)用和完善，所以，積極探究RTK技術(shù)在公路橫斷面測量中的應(yīng)用具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 GPS-RTK技術(shù)的基本概述

1.1 GPS-RTK技術(shù)的特點(diǎn)

GPS-RTK技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：（1）在測量過程中應(yīng)用 GPS-RTK技術(shù)可以降低外業(yè)勞動強(qiáng)度，提高野外工作效率，與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比較效率高達(dá)幾倍；（2）GPS-RTK技術(shù)的測量精度比較高，且不會受到環(huán)境和通視條件所帶來的影響；（3）在高級公路工程測量過程中，特別是山區(qū)等較為復(fù)雜的區(qū)域，應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可以有效提高測量效率；（4）GPS-RTK技術(shù)具有實(shí)時(shí)性，能夠有效改變傳統(tǒng)測量模式，形成實(shí)時(shí)三維空間坐標(biāo)，在公路路線、橋梁等眾多勘察任務(wù)中可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)放樣、中樁測量及橫斷面測量等工作。

1.2 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢

RTK系統(tǒng)組成為：GPS 接收設(shè)備、無線電通訊設(shè)備、電子手薄及配套設(shè)備，見圖1。RTK的整套設(shè)備重量輕、使用方便、操作簡單、數(shù)據(jù)可靠、測量精度高、觀測時(shí)間短，能夠充分的達(dá)到傳統(tǒng)的測繪工作和其他的工程使用要求。嚴(yán)格意義上分析，GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢眾多，（1）提高工作效率，在常規(guī)地形條件下應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)可以減少測量人員的勞動強(qiáng)度，提高公路測量的效率；（2）定位精度高：一般而言，只要滿足GPS-RTK的基本工作條件，其測量精度可以達(dá)到厘米級；（3）可實(shí)現(xiàn)全天候作業(yè)，在應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)的時(shí)候，只要滿足電磁波工作條件，便可以不受氣候、時(shí)間等因素所帶來的影響，尤其與傳統(tǒng)測量方式相比較，優(yōu)勢眾多；（4）自動化與集成化程度比較高，在對各項(xiàng)數(shù)據(jù)處理的時(shí)候能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種測繪功能，減少人為測量以及計(jì)算中所存在的誤差。

圖1 GPS--RTK的組成圖

2 公路橫斷面測量中GPS-RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)對比

公路橫斷面測量采集的是沿線路法線方向地形變化點(diǎn)相對于中線點(diǎn)的高差和水平距離數(shù)據(jù)，只有明確這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，才可以繪制某里程處的橫斷面圖，它是計(jì)算土石方數(shù)量的重要依據(jù)。我們要測量的就是中樁兩側(cè)原地面每一個變化點(diǎn)相對于中樁的高差和平距，所以公路橫斷面測量是一項(xiàng)非常繁瑣的測量工作。

傳統(tǒng)公路橫斷面測量的方法有：（1）花桿皮尺法，僅適用于山區(qū)低等級公路，精度低。（2）水準(zhǔn)儀皮（塔）尺法，用水準(zhǔn)儀測高差，皮（塔）尺丈量距離，適用于地勢較為平坦且高植被稀少的地區(qū)，精度高。（3）全站儀法，用全站儀的距離測量模式，即可顯示出平距和高差，適用于地形復(fù)雜但高植被稀少的地區(qū)，精度高。

與傳統(tǒng)公路橫斷面測量技術(shù)相比， GPS-RTK技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢。見表1.

表1 GPS--RTK技術(shù)與傳統(tǒng)測量技術(shù)的對比

3 GPS-RTK在公路橫斷面測量中的應(yīng)用

3.1 測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

根據(jù)外業(yè)測量的需要，提前編輯好道路設(shè)計(jì)文件（包括起始樁號、半徑、緩和曲線等曲線要素信息）并保存在手薄里，這樣就可以利用GPS手薄內(nèi)的道路軟件調(diào)取編輯好的道路設(shè)計(jì)文件進(jìn)行中線放樣和橫斷面的采集工作。

3.2 設(shè)置基準(zhǔn)站和流動站

先將基準(zhǔn)站架設(shè)在在測區(qū)附近的已知點(diǎn)上，開機(jī)后用手薄連接基準(zhǔn)站并進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置和無線電設(shè)置，最后輸入天線高。設(shè)置好基準(zhǔn)站后用手薄連接流動站接收機(jī)，對流動站接收機(jī)進(jìn)行設(shè)置并輸入相應(yīng)的轉(zhuǎn)換參數(shù)，待儀器初始化成功后即可完成測量前的準(zhǔn)備工作。

3.3 橫斷面測量

測量時(shí)可以采用1+3的模式（1個基準(zhǔn)站+3個流動站）。其中1個流動站用于測設(shè)中樁，另外兩個流動站用于測量對應(yīng)中樁兩側(cè)的橫斷面，外業(yè)測設(shè)過程中GPS手薄可以實(shí)時(shí)顯示出測點(diǎn)樁號或偏差。橫斷面采集時(shí)，首先加載道路設(shè)計(jì)文件，然后設(shè)置采集斷面里程（見圖2），在中樁的垂直方向上移動流動站至此中樁的橫斷面方向地形變化點(diǎn)處，實(shí)時(shí)測定地形變化點(diǎn)的三維坐標(biāo)。對于復(fù)雜的地形（如溝、渠、坑、塘等）應(yīng)加密測量特征點(diǎn)，對于地勢相對平坦的地區(qū)，只需采集主要的邊界點(diǎn)即可，并現(xiàn)場繪制草圖，以便于內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。需要注意的是，在整個測量過程中要將前后的偏移量控制在一定范圍之內(nèi)（≤5cm），橫斷面測量的寬度也要滿足所測量的公路在橫向設(shè)計(jì)中的需要。橫斷面測量采集的所有點(diǎn)都保存在橫斷面點(diǎn)庫里，導(dǎo)出時(shí)，從橫斷面點(diǎn)庫里導(dǎo)出，導(dǎo)出格式可以選擇海地或緯地橫斷面格式，結(jié)合對應(yīng)軟件，直接生成橫斷面線。最后將野外數(shù)據(jù)傳入電腦，并整理成內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)需要的電子版格式，這樣就可以用來進(jìn)行公路設(shè)計(jì)。以下是以中海達(dá)RTK為例導(dǎo)出的橫斷面采集數(shù)據(jù)成果，見圖3。

圖2 橫斷面采集

圖3 橫斷面采集數(shù)據(jù)成果

4 結(jié)束語

綜上所述，GPS-RTK技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，不僅提高了測量精度，而且時(shí)間也比較快，僅僅需要3s左右便可以達(dá)到厘米級精度。在整個測量過程中不會受到通視條件的限制，無論是性能還是效果均明顯優(yōu)于常規(guī)測量儀器。該法應(yīng)用于高等級公路的中樁測設(shè)和橫斷面測量，其定位精度可達(dá)到厘米級，完全能夠滿足規(guī)范要求。GPS-RTK技術(shù)備受測量人員的喜愛，減少了勞動強(qiáng)度和數(shù)據(jù)后續(xù)的處理強(qiáng)度，提高了工作效率。在新時(shí)期，公路橫斷面測量中應(yīng)用 GPS-RTK技術(shù)同樣至關(guān)重要，這不僅實(shí)現(xiàn)了測量手段的顛覆性變化，并且也在很大程度上對精度以及效率進(jìn)行了改善，在未來的發(fā)展中，還需不斷完善，使其更加準(zhǔn)確，發(fā)揮其作用與價(jià)值。