对高速公路外业测量的探讨

郭长和

(黑龙江省路友工程招标代理有限公司)

1 高速公路外业测量的现状及技术应用

1.1 我国高速公路外业测量的现状

高速公路的外业测量应在步骤上做较细的划分，如下:(1)敷设中桩的路线;(2)测量中桩的高程;(3)测量横断面;(4)测绘地形图;(5)调查并勘测路基、路面及排水;(6)勘测并调查小桥涵;(7)勘测并调查大、中桥;(8)勘测并调查隧道(9)勘测并调查交叉的路线;(10)勘测并调查沿线设施(11)调查环境保护过程;(12)勘测并调查临时工程;(13)对工程的经济情况进行调查。

1.2 仪器测量现状

外业的测量仪器主要有:RTK仪器，全站仪，水准仪，经纬仪等。在中线测定时，主要采用GPS动态放样，既能保证路线的测设精度，又比较省时省力。在测量仪器上，主要选用拓普康公司所生产的全套RTK测量仪器。中桩高程测量时，采用水准仪，传统的光学仪器保证了高程测量的精度。测量横断面时，采用全站仪，电子仪器的应用也使得数据的读取与计算，更加快捷、准确。而其他勘测与调查，则可采用全站仪或经纬仪。

1.3 RTK 技术应用

GPS测量技术的发展是在RTK定位技术的基础上的新突破，这种技术在高速公路的发展尚有着广阔的应用前景。基准站和流动站组成了RTK系统的实时动态定位，实时动态测量的有效保障就是无线数据通讯，它是以首级控制点在某一个点上的精确高度为基准点，在此基准点作为基础安装接收机作为参考站，通过此参考站来连续观测卫星，卫星信号可以通过接收机不断的传输到流动站上，还可以在基准站上通过无线电设备进行数据观测，利用相对定位原理为流动站进行三维坐标和测量精度的计算。而这种方式，恰恰可以通过对观测质量和基线解算结果的收敛情况，实现对监测待测点的实时监测。具体的观测时间可以根据待测点的精度指标，这样做不仅可以提高工作效率，还可以减少多余的观测。目前实时动态定位常见的两种测量模式为:快速静态定位和动态定位，通过这两种模式可以在现代的公路工程中进行全面的公路勘测、和GIS(地理信息系统)的数据采集。在这种系统下的新型仪器可以将躲过的卫星系统继续列入跟踪对象，在接收机中探测出卫星数据，从而提高工作效率，全球的卫星定位系统(GPS)技术一直是由美国国防部掌握的卫星无线电导航系统。该系统可以提供到全球、全天候、24h的卫星定位和测速定时服务。而全球卫星导航系统与GPS系统相类似。

2 高速公路外业测量发展的具体构想

2.1 外业测量中的中桩敷设

外业测量中的中桩敷设利用的是RTK技术，这种技术主要原理是对接收机进行手持定位，可以无限制的接近定位点，从而能够详细的掌握具体点位坐标。尤其是在这个过程中，无论在地形上对任何点、任何地物进行特殊要求都能够对其进行反复的查找、输入、修改。在此设想中，不仅可以通过改变软件和硬件模块来改变测量仪器，还可以通过这种方式来改变仪器的测量方法。具体做法为(1)卫星定位系统中，线路中的坐标线位，可以先通过仪器中的线位数据来确定。在接收机中，测量人员的位置与人员位置垂直的中桩距离和方向可以在显示中明确找到。确定坐标点后测量人员便可以接近中桩，然后就可以确定并准确测量到中桩的三维坐标;如果该中桩的三维坐标不够准确，不满足测量所需目标的特征，那么另外一种查找方式就是沿该坐标点的方向去移动到大致所需点附近的位置，然后再返回到原路线上，缓慢的接近该目标点，这样以来就可以敲定目标桩号，确定该点的三维坐标。这样做则可以不需要重复输入桩号，节约重复工作的时间。在此过程中可以携带一个方便的掌上电脑，在此存储设备中可以存储三维化的地图，从路面及初步的断面数据中形成三维透视图，对于图形可以通过CAD软件或其他相关软件进行实现。在掌上电脑进行数据交换时，可以通过外部传输设备与RTK接收机进行对接，对接过程中可以实时看到防线点所在的三维地图中的地形位置，如果没有合适的地方可以即使做到现场调整，然后在利用接收机重新覆盖，从而做好最优化的路线方案。

2.2 中桩高程的测量

目前主要采用水准仪对中桩进行测量。激光测量仪器也是通过水准仪进行测量的，其主要工作原理是因为水准仪上面有一个水准尺，它是由特殊的反射材料制成的，可以通过电子特制的水准仪发出的水平射线反射回来，显示出数据，从而直接计算出数据差。在计算数据时，记录人员可以用掌上电脑进行数据处理，数据处理可以根据专业的计算软件进行计算，并且做出数据平差。做出的数据可以再反向传输到掌上电脑中，与路线中桩测量进行数据传输。而在此过程中，因为可以直接形成断面数据，所以在很大程度上避免了数据输入时的错误，也避免了数据计算时的繁琐。

2.3 横断面的测量

全站仪和RTK可以配合连接掌上电脑对横断面的数据进行全面测量，在测量时可以将三维地图模型与测量属性相比较，在数据上有效的减少测量误差，当测量数据呈现出来后就可以直接生成横断面数据，这样操作的好处是尽可能少的减少输入数据的过程。通过掌上电脑上所取得的数据进行处理后可以利用图形的方式显示测量点位置，从而能很好的确定测量距离，保证具体位置具体测量，从而大大的提高工作效率，有效的避免漏测和重复测量。

3 结束语

综上所述，在对高速公路外业测量时，无论是在施工期间还是后期管理的一体化数据链中，无论是任何一个环节出现问题，势必都会违背公路勘测设计一体化的根本要求，成为影响高速公路施工与建设的弊端。因此，在我国未来的高速公路外业测量中，务必要先发展高速公路中的软硬件，将测量向着更为精准、更为高效的方向发展，从而进一步推动高速公路测量技术的进一步发展与完善，更好的确保高速公路施工质量，提高高速公路使用质量，进而更好的为人们服务。

[1] 董学文，宋文.电子全站仪实现公路测量自动化[J].公路，1993，(6).

[2] 王永田.RTK在工程测量中的应用[A].天津市测绘学会四届十次理事会论文集[C].2004.

[3] 许娅娅.全球定位系统(GPS)实时动态(RTK)技术在公路勘测设计中的应用研究[D].长安大学，2006.