GPS-RTK技术在公路中线测量中的应用

李 超（中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院，山西 太原 030000）

1 引 言

随着我国公路工程项目的增多，我国很多测量技术也都取得了飞速的发展和进步，以往公路中线测量都是采用全站仪进行，近年来，我国的经济和科技都在不断进步，全站仪测量已经不能满足当前的公路工程设计和施工测量要求。GPS-RTK技术在应用到公路中线测量中后，给公路工程测量带来了巨大的改变，尤其是GPS-RTK定位技术的使用，不仅提高了公路中线测量效率还大大提高了测量数据结果的精确度，提高了公路工程设计的精度，也有效的提升了公路工程的施工质量，为我国公路事业的发展创造了非常大的价值，对我国今后的公路发展具有重要意义。

2 GPS-RTK在公路中线测量中的作业模式

第一，给所在公路工程建立GPS平面控制网，确定测量范围后，使用GPS静态测量的方法进行测区的控制网布设。相邻控制点之间的点位间距控制在4公里以内，同时和国家控制点进行联测，这样可以大幅度提高测量数据的准确性。公路工程最大的特点就是公路的里程比较长，但是宽度却是有限的，而公路的地形也是不断的在发生变化，线路的走向和形变等因素都会随着发生改变，因此，在进行公路工程中线测量时要尽可能的缩小长度变形。

第二，转换参数的设置,选择控制网中已知的WGS-84和地方独立网格坐标以及高程的公共点,求解转换参数。从RTK定位原理可知,GPS定位结果是点在WGS-84坐标系的几何位置,要想流动站得到精确的国家或地方坐标和高程,一要在基准站输入WGS-84系坐标,二要在流动站输入WGS-84坐标系与国家坐标系的转换参数。在GPS高程转换过程中若是利用所有点建立统一的拟合公式于整个测区,由于线路在某个方向上伸展的范围较大,其高程异常的变化也就复杂得多,因此整体拟合的精度都不会很高。求解转换参数应分段进行,测段长度应控制在20KM以内，相邻两个测段间应至少有两个公共控制点参与各自测段的计算。转换参数计算完成后,已知控制点的平面坐标残差应小于10mm，高程残差小于20mm。

第三，在进行公路中线测量时，最好是选择在天气晴朗的时候进行，在进行测量之前可以查询一下卫星可见预报等，在卫星的分布越好的天气内进行测量，就可以得到更加准确的测量数据，避免测量数据精度不达标造成返工。

第四，公路中线测量数据的准备工作根据外业测量需要进行设定。首先将公路中线的桩号、角度、半径等线路参数直接输入到道路编辑软件中进行编辑，生成公路中线线位之后，将相应的桩的坐标和数据的格式导入到流动站手簿中。现场利用GPS-RTK技术进行公路中线放样，在进行外业测量中也可以实时的显示测量桩号和测量结果的偏差。这样就可以给公路中线测量作业提供非常大的便利。

第五，在进行公路中线外业测量时，工作人员要将基准站架设在该公路工程的控制点上，在仪器开机之后，要对仪器进行准确的参数设置，确保仪器的所有测量参数都能够符合工程的实际需要。流动站的工作人员在仪器设备开机之后也需要对设备进行相应的设置，输入正确的转换参数等，在这些步骤完成之后，流动站需对与基准站不同的控制点进行复核，复核控制点平面较差应小于10mm，高程较差应小于40mm，精度满足要求时才能够开始进行公路中线测量工作，确保测量数据的准确性。另外，在进行公路中线测量时要保证测量小组最少为5人，主要负责基准站操作、流动站操作、记录、打桩等。

3 GPS-RTK正常工作的基本条件

想要确保GPS-RTK技术能够正常的在公路中线测量中应用，必须要满足以下条件。第一，确保公路中线测量时的流动站和基准站能够同时接收到4颗以上的GPS信号。第二，基准站和流动站在同时能够接收到卫星信号时还要确保移动站能够接收到基准站发出的差分信号。

4 GPS- RTK的精度

目前的GPS-RTK技术在进行测量时都是采用求差法，这种方法降低了载波相位测量改正后的残余误差及接收机误差和卫星改正后的残余误差等因素的影响，能够确保测量时的精度达到厘米，通常情况下，系统标称平面精度为10mm+2ppm,高程精度为20mm+2ppm。第一，RTK的平面精度。（1）测量的数据链信号接收范围为15公里，但是采用RTK测量时,在 4公里的范围内显示出比较高的数据精度，4公里外数据精度就无法得到有效的保证，而且测量出现的误差也是比较明显的。（2）GPS-RTK在测量时接收到的卫星信号数目越少时，测量结果的精确度就会越低，出现的误差几率也会增加，只有在接收的卫星信号为五颗以上时，才能够达到仪器的标称度数。第二，GPS-RTK的高程精度。（1）采用GPS-RTK技术测量高度时，当VDOP＜2时，采用仪器测量出的结果是精确度最佳的，如果VDOP＞4时，测量时就会出现一定程度的误差，但是，即使是在这种情况下进行测量时，测量出的结果也是能够达到仪器标称精度的，因此，卫星信号的分布对于高程精度的影响不是很大。（2）如果在采用RTK技术进行测量时的接收信号数目超过了6颗，测量结果的标准差不会发生明显的变化，如果是5颗，测量的结果标准差就会比较明显的增大，但是也是处于标称精度之内。（3）通过对上述的分析可以得出，只要在测量时的信号接收程度为5颗，并且VDOP＜4的情况下，GPS-RTK技术就可以得出非常精确的测量结果。

5 GPS- RTK 技术的优点

GPS-RTK技术应用到公路中线测量中有很多的优点。第一，GPS-RTK技术可以在无需通视的情况下进行数据的传输，并且可以做到远距离情况下对三维坐标进行传输，并可以有效的提升传输的效率。第二，采用GPS-RTK技术进行公路中线测量时可以节约大量的人力，对于数据的记录也可以不采用手工记录，这样就可以大大缩小因手工记录的偏差而造成的数据不精确。RTK技术在进行测量时只需要由一个工作人员就可以完成所有的测量工作，节省了大量的人力资源。第三，GPS-RTK技术的测量精确度比较高，而且在采用这项技术进行测量时可以避免误差的积累，以往的测量方式都是由人工记录的，在进行数据的测算时就会出现误差的积累，而GPS-RTK技术的误差是随机产生的，这样定位精度也就有了大幅度提高。第四，GPS-RTK技术的测量结果显示比较快，在测量人员完成所有的测量工作离开测量场地时就可以知道测量的数据是否满足要求，相比于传统的方式更加的快捷。第五，GPS-RTK技术在进行测量时只要确保接收装置的性能稳定，就可以随时进行工作，另外，还可以对测量的仪器进行一定的改进，这样就可以实现快速静态定位等。第六，GPS-RTK技术在测量完成之后可以实现数据的自动存储，这样就可以方便于后期的数据整理和计算。

6 结 语

将GPS-RTK技术应用到公路中线测量中后，有效提升了测量数据的精确性，使得流动站和基准站之间的测量工作更加的省时和方便，无需再进行站点之间的通视，所有的联系都是建立在无线电波的基础上，节省了大量的时间，提升了工作的效率。对于流动站的工作人员来说，采用GPS-RTK技术进行公路中线测量时可以依照仪器的指示进行桩号位置的寻找和测量，大大减轻了流动站工作人员的工作强度，不仅提高了测量准确性还减轻了工作强度。另外，GPS-RTK技术还可以有效的对公路工程形变进行测量，及时的发现施工中的问题。随着科技的进步，GPS-RTK技术在公路工程中的应用也必将会更加的广泛，为我国公路事业发展打下了坚实的基础。