利用GPS(RTK)进行公路工程放样

摘要：本文对公路工程施工放样技术GPS（RTK）作业流程以及GPS（RTK）性能及效率进行了分析。

关键词：GPS（RTK）；公路工程；施工放样

Abstract: This paper analyzes the highway construction lofting technique of GPS (RTK) process and GPS (RTK)performance and efficiency.

Key words: GPS (RTK); the highway engineering; construction lofting

中图分类号：P25 文献标识码：文章编号:

引言：

公路工程测量具有一定的独特性，这是因为公路路线一般均呈带状布置，跨越范围大，路线距离长，其平面控制测量往往采用导线形式，这包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式，为满足测量精度的要求，人们在不断地改进测量工具和测量方法，GPS的出现和应用对公路工程测量起到巨大的推进作用。目前，GPS测量技术在公路测设中主要用于建立公路工程测量控制网及动态RTK测量施工放样中。

1公路工程施工放样技术

公路施工放样是作为施工的一种依据，将公路设计图纸上的线路位置、高低、形状以及宽度在施工现场预先标定出来。一般来说，公路施工放样技术主要由线路平面位置放样技术和高程位置放样技术两部分组成，其在整个公路施工全过程中都发挥着重要作用。施工开始，测量技术员需要通过放样来把握设计线路的平面位置，将高程位置放样到施工实地，现场施工人员依据放样进行施工。在施工过程中，技术员必须随时对被施工破坏的点位置进行重新放样技术恢复，以确保施工的顺利进行。施工结束后，在检查验收评定公路几何要素的质量时，仍需要技术员先对桩位进行放样技术性恢复。放样工作中的任何失误或者精度问题，都会影响到公路施工的质量与进度，甚至造成工程返工。所以，要求施工测量技术人员必须有过硬的放样技术和高度的责任心。

对于公路工程测量来说，工程放样是其中的一个运用分支，它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来，过去采用常规的放样方法很多，比如经纬仪加钢尺的放样、全站仪的边角放样等，一般要放样出一个设计点位时，往往需要来回移动目标，而且要2~3人配合操作，同时在放样过程中还要求点间通视情况良好，有时放样中遇到困难的情况，需要借助于很多方法才能实现，严重影响了生产效率的提高。采用RTK技术放样时，仅需要把设计好的点位坐标输入到手簿当中，它就会提醒你走到放样点的位置，既快速又方便，由于GPS是通过坐标来直接放样的，精度高且很均匀，而且只需要一个人操作，因此，在外业放样中作业效率会大大提高。

RTK工程放样与经纬仪加钢尺或者是全站仪边角放样相比，可以说是工程放样的一次深远的测量技术革命，它具有作业简便、效率高、 精度高、全天候作业等诸多优点。

2RTK放样作业流程

RTK技术的出现使施工放样有了突破性的发展，不但克服了传统放样法和坐标放样法的缺点，而且具有观测时间短，精度高、无须通视、现场给出精确坐标等优点、经现场检测、在距离参考站约3公里处，平面定位误差小于5cm，高程误差小于10cm。GPS 接收机只要1~3min就能进入RTK工作状态，在此状态下1min内即可得到厘米级的点位精度。

2.1设置参考站：在已知控制点上架设接收机和天线，打开接收机，将PC卡上室内设置的参数（坐标系统）读入GPS接收机，建立（或选择）配置集，输入参考站点的准确的相应坐标和天线高，参考站GPS接收机通过转换参数将相应坐标转换为WGS-84坐标，同时连续接收所有可视GPS卫星信号，并通过数据发射电台将其测站坐标、观测值、卫星跟踪状态及接收机工作状态发射出去，待电台指示灯显示发出通讯信号后流动站即可开展工作。

2.2 流动站工作：打开接收机，新建（或打开）工作项目，建立（或选择）配置集（要求与参考站相匹配）。流动站接收机在跟踪GPS卫星信号的同时也接收来自参考站的数据，进行处理获得流动站的三维WGS-84坐标，最后通过与参考站相同的坐标转换参数将WGS-84坐标转换为相应坐标，并实时显示在流动站的TR500终端上。接收机可将实时位置与设计值相比较，指导放样的正确位置。

RTK技术特别适合道路等大批量设计点位的放样工作，尤其是道路边桩，征地范围线等放样。无须沿途布设图根控制点，从而减少施工控制网的布设密度，节约经费，节省时间。由于其无须通视等优点和可以单人作业更显示出其优越性。GPS（RTK）技术在公路工程施工放样中的应用，是公路测量的一项革命性的技术革新，它将对传统的作业理念予以更新。

3性能及效率分析

3.1定位精度。参考站以一秒的时间间隔发出校正数据，移动台则根据这些数据计算定位值。按制造厂家的产品介绍，这种每秒一组数据的RTK-GPS 的精度，平面为 10mm+1ppm，高程为20mm+2ppm。经现场检测，在距离参考站约 3 公里的地方，平面定位精度误差小于5cm，高程误差小于 10cm。由于 RTK工作模式是采用载波相位来实现实时差分测量的，在参考站的差分信号覆盖范围内（距离参考站的有效范围大致为15Km），GPS接收机只要 1~3min就能进入 RTK 工作状态，在此状态下 1min内即可得到厘米级的点位精度。若不受外界因素的影响（能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形），则流动站可随时给出厘米级定位结果，一直保持到测量结束。即使是受到一些外部因素的影响或干扰，也可保持利用伪距观测值接收RTCM 改正数的 DGPS分米级精度，满足放样精度的要求。

3.2作业效率。在高速公路边桩放样工程中，沿途常有不少山川丘陵，植被覆盖厚，多为有刺密灌、果树、甘蔗、杂草等地。我们同时开设了RTK-GPS 测量组和全站仪测量组，结果前者完成的任务量是后者的 2~3倍，且使用 GPS 作业过程要轻松自在得多。在某高速公路高边坡钻孔放样项目中，委托方特别强调高程精度不能低于0.2m。高边坡钻孔位置多在密林里面，植被茂盛，水平方向通视困难，有些孔位离控制点还比较远。如果单单采用常规测量方法，寻找控制点需要不少时间，且需要大量砍伐，要转很多测站，这样既费时又费力，质量也难以保证，在综合考虑之后，我们决定采用徕卡 RTK-GPS 与全站仪相结合来施放的办法，即先用RTK-GPS 采取单点定位的方法快速找到一个控制点，架设参考站后用移动站在离钻孔位置最近的开阔地带引测几个图根点（厘米级精度），再用全站仪进行施放。事实证明，这一办法既保证了施放工作的质量，又大大减少了作业的劳动强度，加快了施放工作的进度。

4结语

应用GPS（RTK）技术，使得工程放样的精度、作业效率和实时性达到最佳的融合。随着数据传输能力的增强，数据的稳健性，抗干扰性水平和软件水平的提高，传输距离的增加。目前，GPS（RTK）技术在我国公路工程和交通管理中的应用已经起步，相信随着我国经济的不断发展以及GPS（RTK）技术的应用研究会逐步深入，其在公路工程放样及其他领域将得到更广阔的应用。