安琳

中鐵一局集團第四工程有限公司 陜西 咸陽 712000

相比于傳統(tǒng)的工程測量技術，CPS-RTK技術具有測量精度高、速度快等優(yōu)點，對于公路工程事業(yè)的發(fā)展可以形成有效的推進[1]。因此，本文也著重探討公路工程測量中CPS-RTK技術的應用優(yōu)勢和缺陷，并闡述具體的應用路徑和措施。

1 GPS-RTK技術原理

CPS-RTK技術是一種基于載波相位的動態(tài)定位方法，通過對多個觀測點的三維空間坐標進行實時定位，其精度一般可達厘米量級。常規(guī)測量方法如水準測量、三角高程測量等，由于地形復雜、高差大、遮擋多等原因，很難有效地進行測量，而GPS-RTK技術即使在測點不能全部通視的條件下，仍然可以實時獲取任何測點的三維坐標，并且不受外部環(huán)境的影響，可以進行連續(xù)測量[2]。這一測量技術主要包括兩個部分，一個是基準站，另一個是流動站，通?；鶞收径际窃谝曇伴_闊、地勢較高的地區(qū)進行設置，而且使用GPS衛(wèi)星對其進行不間斷的跟蹤，與數據站相結合，將觀測數據實時傳送到流動站。流動站利用數據鏈接技術對所獲得的觀測數據進行實時處理，最終得到精確的測量和定位結果。

2 GPS-RTK技術的優(yōu)勢與缺點

2.1 GPS-RTK系統(tǒng)的優(yōu)勢

（1）儀器操作簡便

在傳統(tǒng)的工程測量模式中，需要應用到很多測量技術人員，在應用GPS-RTK技術的時候，因為操作簡單，所以只需要一臺測量儀器就可以了。同時，GPS-RTK技術中的基準站可以通過一次設置之后，就可以重復使用。另外，測量裝置內的軟件還能對衛(wèi)星傳回的數據進行自動計算，從而減輕了輔助測量的工作量，減少了人為的干擾和測量誤差。

（2）測量數據精確

在正常的條件下，一個基準站最少可以得到5個GPS衛(wèi)星的觀測數據，當有良好的觀測條件時，可以得到10個或更多的GPS衛(wèi)星的觀測數據，從而提高了測量結果的精度。同時，采用GPS-RTK裝置，可以的得到數據偏差，從而對偏差形成有效的控制，最高可達到厘米級別。GPS-RTK設備在對施工現場進行測量的時候，可以在設備內部將測量結果進行實時存儲，從而減輕了測量人員的工作量，提高了測量工作的質量和效率[3]。

（3）可以避免累計誤差

GPS-RTK技術均不會對測量結果產生影響，無論是搬站的情況下，還是不搬站的情況下，且精度可達厘米級。但是，傳統(tǒng)的測量設備全站儀、水準儀在搬站的時候，都會出現一些誤差，這些誤差值會隨著搬站的次數而變化，如果搬站的次數過多，所造成的偏差值就會變得更大，從而影響到測量工作的質量和精度。

（4）測量數據高

過去用傳統(tǒng)的測量設備進行測量時，測點和測量儀器之間需要滿足光學通視的條件，而GPS-RTK技術可以在不需要滿足光學通視的情況下使用。GPS-RTK技術在復雜地形條件下，具有較大的優(yōu)越性，而且可以減少施工人員的投資和施工費用。與水準儀和全站儀相比，GPSRTK技術的設備可以便捷地進行攜帶，大大的提高了測量的工作效率。

2.2 GPS-RTK技術存在的缺陷

盡管GPS-RTK技術給測量工作帶來了很大的方便，但是該技術并非盡善盡美，在使用過程中同樣存在相應的問題。

（1）信號容易受到干擾

GPS-RTK技術的信號容易受到GPS衛(wèi)星、大氣、茂密森林等諸多因素的影響，將使GPS信號產生偏差。GPS-RTK技術以 GPS衛(wèi)星信號和電臺差分信號為主。在采用GPS-RTK技術進行測量之前，需要進行專業(yè)的調試工作。

（2）參數設置錯誤，采集數據精確性不足

在工程測量之前，如果測量人員不能完全掌握GPSRTK設備調試技術，導致參數設置錯誤后，將會對測量結果產生一定的影響，嚴重時會導致測量工作的返工。特別是在野外，因為沒有控制點，所以很難設定參數。

（3）測量軟件專業(yè)性不足，算法存在誤差

GPS-RTK設備中的公路測量軟件如果有缺陷，將會使測量結果產生偏差。但是，在目前階段，測試軟件還不夠專業(yè)化，為了保證測試工作的順利進行，還需要繼續(xù)改進。在實際應用過程中，一些應用軟件出現了一些缺陷，導致測量結果出現誤差，給以后的公路建設帶來了困難。

3 GPS-RTK技術在公路工程測量中的應用

3.1 應用于公路控制測量

在建設項目施工過程中，控制測量是一種最基礎的測量手段，它主要是通過對施工現場進行平面定位、高程的測定，從而建立起施工現場控制網。在公路建設中，除了對高精度的點有一定的要求之外，其他的點均可采用GPSRTK技術進行動態(tài)測量。在進行動態(tài)測量的時候，可以在數據的精度滿足需求的時候，立刻停止觀察，從而可以減少多余的觀察，提高觀察的效率。傳統(tǒng)的單點靜態(tài)、準靜態(tài)和偽動態(tài)測量均不具備這一特性，導致施工過程中出現“返工”、“重測”等問題，嚴重制約了施工進度。

首先，利用GPS-RTK技術進行平面網測量，并初步構建平面控制網，再選擇B級控制點作為復測點，利用外業(yè)觀測法對這些點位進行復查，最后對平面控制網進行優(yōu)化。在此基礎上，對測得的數據進行基線解析和網平差的計算，確保測量精度達到要求。在采用GPS-RTK技術的時候，由于不需要使用全站儀、經緯儀、水準儀等測量儀器，所以不需要考慮各點位之間的通視問題，也不需要在所測線路上放置多臺設備，可以方便地進行測設工作。但是，在進行控制測量之前，在初步測設完成平面控制網之后，在進行外業(yè)數據處理之前，應該及時地對衛(wèi)星數量和位置、衛(wèi)星信號質量以及衛(wèi)星高度截止角等衛(wèi)星信息進行檢查，以確定數據的準確性[4]。如果出現質量較差的點位，應該重新進行測量，以免最終的結果出現不精確的情況。

3.2 應用于公路中線測量

應用GPS-RTK技術進行公路中線測量，主要采取直線或是曲線的靜態(tài)測量方法，進而獲得中央線條的準確坐標，并得到對應的信息數據。在中線測量的過程中，測量人員也需要基于施工現狀和施工方案，做好關鍵地點的樣本點定位，從而對主要觀測點的位置信息和距離完成測量工作，保證測量精度。在此基礎上，測量人員還需要結合測量情況，做好關鍵樁點的記錄分析，進而調整工程方案。

3.3 應用于地形測圖

在公路工程建設之前，必須在大比例帶狀尺地形圖上選擇線路，其比例尺一般為1∶1000或1∶2000，所以，繪制大比例帶狀尺地形圖是公路工程的基礎工作。常規(guī)的做法是利用全站儀等設備對每一塊斷塊進行測量，再利用制圖軟件手工繪制成圖。所以在測量時，不僅要確保每一個點位通視，而且每一個點位還需2-3人參與，這樣就會造成測量與制圖的效率偏低。采用GPS-RTK技術時，僅留下一名測量員在基準站，其余測量員均可前往碎部點進行立桿，在且每一部位僅停留數分鐘，在此基礎上再將碎部點的特征編碼和屬性數據隨后錄入到移動站的電子手簿之中。接著，就可以使用系統(tǒng)內的草圖功能，在任何時候都可以畫出草圖，這樣就可以方便地進行內部的整體設計工作。此外，該系統(tǒng)還具有適應成圖軟件，可以在現有的草圖基礎上，自動生成大比例的帶狀地形圖，從而極大地減輕內業(yè)人員的工作負擔，提升測圖的效率，降低繪圖的誤差。

3.4 應用于公路縱、衡斷面測量

（1）輔助縱斷面圖的繪制

在公路縱斷面圖的繪制過程中，GPS-RTK技術的應用也非常普遍。進行圖表的繪制，可以將已經完成的地形圖曲線要素輸入到手簿之中，基于此確定工程起點和坐標，在這樣的自動化系統(tǒng)之中，路線圖也可以自動生成，從而為后續(xù)的測量和施工奠定堅實的基礎。而在外業(yè)的開展過程中，測量人員可以輸入預定路線起點，這樣就可以自動向目標行進，其具有較高的精度。作為技術人員，需基于精度要求，保證位置的準確性。通過應用GPS-RTK技術，不僅可以提升測量精度，還可以節(jié)約更多的時間、成本和人力，所以也可以對公路工程的建設形成有力的推動。

（2）輔助橫斷面圖的繪制

GPS-RTK技術對橫斷面圖的繪制也起到了很好的輔助作用，不同區(qū)段的測量工作在某些方面是一致的。首先用電子手簿繪制出一條直線，然后點開橫斷面模式，再輸入中線路程。這樣，工作人員就能按照手簿上的信息指引，確定中心線的位置，并在路線上對地面高程信息進行有效的采集。GPS-RTK技術在進行具體測量工作時，能夠很好地保證橫斷面測量工作的精度，從而為今后更好地進行公路工程建設工作提供有效的依據。

3.5 應用于高程測量

GPS-RTK系統(tǒng)與全站儀相類似，可以直接給出相應的高程數據，但是這些數據必須經過高程擬合，從而將大地高程轉化為正常高程。但是，在轉換時，會遇到一些復雜的地形變化等因素引起的高程異常。GPS高程數據的擬合一般采用布設水準點的方法，水準點的數目要夠多，而且分布要均勻，對其起伏情況的設置也需要基于地形條件進行。一般情況下，都是在公路線路的兩側進行水準點的布置，從而實現對中線樁高程的擬合。

3.6 應用于施工測量

GPS-RTK技術的運用，為公路工程的測量提供了更多的可能，如放樣結果準確、全過程所需的時間更短、誤差更小，而且每一個放樣點位都可作為正式施工時的重要參考基準。GPS在測量過程中，能夠為測量工作提供軟硬件雙支撐，使其能夠更方便、快捷地進行定位測量。從實踐中可以看出，GPS-RTK技術在使用過程中，雖然仍然會出現一些點位誤差，但是這些誤差都是很小的，也就是能夠將其控制在允許的范圍之內，并且對于公路工程的測量精度造成的影響也是很小的，甚至可以忽略不計，能夠滿足施工測量的精度要求。

3.7 應用于精度分析

（1）RTK測量精度與遮擋物影響的關系

在測量實踐中，很多測量條件也很難得以滿足，所以也需要對一些遮擋物進行躲避，這樣才能有效接收信號，但是一般情況下，躲避起來相對困難，比如數傳電臺在傳輸無線電信號之時，往往就很難對遮擋物形成躲避。而且很多公路測量工程也會途徑森林，為了使RTK技術的測量精度更有保證，則需要選擇樹木較少的位置進行測量。在測量中，要保證所有的初始化信息都被保留下來，保證數據傳輸的穩(wěn)定性，這樣才能使坐標和高程的偏差得到有效的控制。然而，在樹木較多的地方，測量的進度會受到一些影響，此外，通信信號發(fā)射塔和高壓電線周圍測量的結果也會存在較大的偏差，使得測量結果難以達到一定的精度。當距離超過400m以后，基本上可以保持不變，不過400m以內的測量還是要按照基本的方法來進行。

（2）RTK測量精度與基準站點位的關系

在測量時，必須有效地控制基準站與測量之間的距離，在一定程度上，兩點之間的距離將會對RTK測量的精度產生影響。一般情況下，點位與基準站之間的距離應控制在5 m以內。此外，還要仔細分析基準站與測量高差之間的距離，以便于選取相同水平距離不同高差的點位進行比較和測量，基準站與最終測量的高差對 RTK的測量精度基本沒有影響。

4 基于GPS-RTK技術提升公路工程測量質量的策略

4.1 構建完善的測量監(jiān)管制度

因為公路建設的時間比較長，而且工程量比較大，所以為了保證測量工作能夠順利進行，施工企業(yè)應該與測量工作的實際需要相結合，對測量過程進行持續(xù)的優(yōu)化和改進，同時將現代測量的概念引入其中，建立起一套完善的測量工作標準和測量監(jiān)督管理體系，這樣才能更好地適應公路測量工作的需要，把測量工作真正地落實到工作中去。具體而言，需要保證測量操作的標準化，每一次測量操作的過程，都需要得到監(jiān)督和管理，并且做好詳細的記錄，還需要針對測量數據進行驗收。其次，要健全相應的人員管理體系，組建專業(yè)的公路勘測監(jiān)理隊伍與組織，并落實監(jiān)理檢驗工作，保證監(jiān)理人員具有較高的業(yè)務素質，以保證勘測成果的準確性與可靠性。

4.2 構建專業(yè)的測量技術隊伍

在我國公路建設項目數目和規(guī)模逐漸增大的情況下，對測量技術人員的專業(yè)素質和綜合素質的要求也越來越高。作為施工企業(yè)的管理人員，也需要堅持以人為本的原則，重視人才培養(yǎng)，采取培訓或是外派等方式，強化測量技術人員的綜合素質，不斷優(yōu)化學習環(huán)境，引進更多的先進技術和設備，夯實技術人員的理論基礎，讓技術人員從而能夠更好的掌握測量儀器的操作，掌握儀器的維護知識，做好儀器的維護，延長儀器的使用壽命，建立一支強大的、專業(yè)的測量技術隊伍，以適應測量工作的需求，切實保證公路項目建設的施工質量。

4.3 明確常見問題，優(yōu)化解決措施

首先，在RTK技術的野外測量中，由于使用GPS衛(wèi)星進行信息傳送，在一定程度上會受到衛(wèi)星狀態(tài)的制約。為保證測量結果的準確性，必須對測量方式進行科學的選擇。其次，在信息傳遞時，數據量本身的傳遞也會受到一定的干擾與制約，很容易產生工作的真實半徑小于名義距離的問題。為了避免上述問題，工作人員可以把精確站設置在測區(qū)中部的最高處，這樣就能減少地形對GPS-RTK技術的影響，從而更好地保證精確站的精度。需要注意的是，不管是應用什么測量方法，都會在精度和穩(wěn)定性上產生問題。

5 結束語

總體來看，GPS-RTK技術在我國具有很好的發(fā)展前景，其在實際中的應用范圍也在不斷拓展，在眾多的工程中都得到了很好的應用。GPS-RTK技術在公路工程測量中的應用，將為工程施工提供堅實的數據參考。同時，隨著我國北斗導航系統(tǒng)技術的不斷突破，RTK技術也在持續(xù)升級，其定位精度要更高。因為公路工程測量工作的開展，必須要加強GPS-RTK技術的應用。