RTK技术在公路横断面测量中的应用

李瑞涛

（四川省林业调查规划院， 四川 成都 610081）

0 引言

目前，科技得到快速发展，在测量中诸多技术得到广泛的应用，GPS-RTK技术因具有精度高、速度快、不受地形通视等条件限制的特点，成为了公路测量中的重要组成部分，大大提高了公路横断面测量的效率。尤其在近几年的不断发展下，GPS-RTK技术凭借着自身的众多优势（如方法简单、节省时间、成本低廉、数据准确等）逐渐被众多的测绘公司和施工单位所认可，相信在未来的几年时间内，该项技术会得到更加广泛的应用和完善，所以，积极探究RTK技术在公路横断面测量中的应用具有重大现实意义。

1 GPS-RTK技术的基本概述

1.1 GPS-RTK技术的特点

GPS-RTK技术的特点主要包括以下几点：（1）在测量过程中应用 GPS-RTK技术可以降低外业劳动强度，提高野外工作效率，与传统测量技术相比较效率高达几倍；（2）GPS-RTK技术的测量精度比较高，且不会受到环境和通视条件所带来的影响；（3）在高级公路工程测量过程中，特别是山区等较为复杂的区域，应用GPS-RTK技术可以有效提高测量效率；（4）GPS-RTK技术具有实时性，能够有效改变传统测量模式，形成实时三维空间坐标，在公路路线、桥梁等众多勘察任务中可以实现实时放样、中桩测量及横断面测量等工作。

1.2 GPS-RTK技术的优势

RTK系统组成为：GPS 接收设备、无线电通讯设备、电子手薄及配套设备，见图1。RTK的整套设备重量轻、使用方便、操作简单、数据可靠、测量精度高、观测时间短，能够充分的达到传统的测绘工作和其他的工程使用要求。严格意义上分析，GPS-RTK技术的应用优势众多，（1）提高工作效率，在常规地形条件下应用GPS-RTK技术可以减少测量人员的劳动强度，提高公路测量的效率；（2）定位精度高：一般而言，只要满足GPS-RTK的基本工作条件，其测量精度可以达到厘米级；（3）可实现全天候作业，在应用GPS-RTK技术的时候，只要满足电磁波工作条件，便可以不受气候、时间等因素所带来的影响，尤其与传统测量方式相比较，优势众多；（4）自动化与集成化程度比较高，在对各项数据处理的时候能力强，能够实现多种测绘功能，减少人为测量以及计算中所存在的误差。

图1 GPS--RTK的组成图

2 公路横断面测量中GPS-RTK技术与传统测量技术对比

公路横断面测量采集的是沿线路法线方向地形变化点相对于中线点的高差和水平距离数据，只有明确这两项数据，才可以绘制某里程处的横断面图，它是计算土石方数量的重要依据。我们要测量的就是中桩两侧原地面每一个变化点相对于中桩的高差和平距，所以公路横断面测量是一项非常繁琐的测量工作。

传统公路横断面测量的方法有：（1）花杆皮尺法，仅适用于山区低等级公路，精度低。（2）水准仪皮（塔）尺法，用水准仪测高差，皮（塔）尺丈量距离，适用于地势较为平坦且高植被稀少的地区，精度高。（3）全站仪法，用全站仪的距离测量模式，即可显示出平距和高差，适用于地形复杂但高植被稀少的地区，精度高。

与传统公路横断面测量技术相比， GPS-RTK技术具有明显的优势。见表1.

表1 GPS--RTK技术与传统测量技术的对比

3 GPS-RTK在公路横断面测量中的应用

3.1 测量数据的准备

根据外业测量的需要，提前编辑好道路设计文件（包括起始桩号、半径、缓和曲线等曲线要素信息）并保存在手薄里，这样就可以利用GPS手薄内的道路软件调取编辑好的道路设计文件进行中线放样和横断面的采集工作。

3.2 设置基准站和流动站

先将基准站架设在在测区附近的已知点上，开机后用手薄连接基准站并进行坐标系统设置和无线电设置，最后输入天线高。设置好基准站后用手薄连接流动站接收机，对流动站接收机进行设置并输入相应的转换参数，待仪器初始化成功后即可完成测量前的准备工作。

3.3 横断面测量

测量时可以采用1+3的模式（1个基准站+3个流动站）。其中1个流动站用于测设中桩，另外两个流动站用于测量对应中桩两侧的横断面，外业测设过程中GPS手薄可以实时显示出测点桩号或偏差。横断面采集时，首先加载道路设计文件，然后设置采集断面里程（见图2），在中桩的垂直方向上移动流动站至此中桩的横断面方向地形变化点处，实时测定地形变化点的三维坐标。对于复杂的地形（如沟、渠、坑、塘等）应加密测量特征点，对于地势相对平坦的地区，只需采集主要的边界点即可，并现场绘制草图，以便于内业数据处理。需要注意的是，在整个测量过程中要将前后的偏移量控制在一定范围之内（≤5cm），横断面测量的宽度也要满足所测量的公路在横向设计中的需要。横断面测量采集的所有点都保存在横断面点库里，导出时，从横断面点库里导出，导出格式可以选择海地或纬地横断面格式，结合对应软件，直接生成横断面线。最后将野外数据传入电脑，并整理成内业设计需要的电子版格式，这样就可以用来进行公路设计。以下是以中海达RTK为例导出的横断面采集数据成果，见图3。

图2 横断面采集

图3 横断面采集数据成果

4 结束语

综上所述，GPS-RTK技术具有众多优势，不仅提高了测量精度，而且时间也比较快，仅仅需要3s左右便可以达到厘米级精度。在整个测量过程中不会受到通视条件的限制，无论是性能还是效果均明显优于常规测量仪器。该法应用于高等级公路的中桩测设和横断面测量，其定位精度可达到厘米级，完全能够满足规范要求。GPS-RTK技术备受测量人员的喜爱，减少了劳动强度和数据后续的处理强度，提高了工作效率。在新时期，公路横断面测量中应用 GPS-RTK技术同样至关重要，这不仅实现了测量手段的颠覆性变化，并且也在很大程度上对精度以及效率进行了改善，在未来的发展中，还需不断完善，使其更加准确，发挥其作用与价值。