GPS-RTK技术在公路工程测量中的应用探讨

2023-01-01

全球定位系统GPS具有全球性、全天候、连续性、实时性导航定位和定时功能, 能提供精密的三维坐标、速度和时间。GPS定位的基本原理就是将无线电发射台从地面搬到卫星上, 组成卫星导航定位系统, 应用无线电测距交会的原理, 利用三颗以上卫星的已知空间位置交会出地面未知点的位置。实时动态定位 (RTK) 系统由基准站和流动站组成, 建立无线数据通讯是实时动态测量的保证, 其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点, 安置一台接收机作为参考站, 对卫星进行连续观测, 流动站上的接收机在接收卫星信号的同时通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据, 随机计算机根据相对定位的原理实时计算显示出流动站的三维坐标和测量精度。

1 GPS-RTK测量优点

定位精度高。实践证明GPS-RTK相对定位精度已达到毫米级, GPS-RTK定位精度近厘米级;观测时间短。随着GPS-RTK系统的不断完善, 软件不断更新, 目前每个流动站与基准站相距在15公里以内时, 流动站观测时间只需1～2分钟, 然后可随时定位, 每站观测只需几秒钟;测站间无需通视。GPS-RTK测量不要求测站之间互相通视, 由于无需点间通视, 可根据需要选点, 使选点工作甚为灵活;操作简便。随着接收机不断改进, 自动化程度越来越高, 接收机的体积越来越小, 重量越来越轻, 极大地减轻测量工作者的劳动强度;全天候作业。目前GPS-RTK观测可在一天24小时内的任何时间进行, 不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨、下雪等气候的影响。

2 GPS-RTK技术在公路设计中的应用

2.1 线路设计

在公路选线过程中, 一般要按勘测设计规范进行, 以尽量减少占用农田和少拆迁房屋并尽量利用旧路路基为原则, 如何准确设计道路中线使其符合设计要求, 一般利用GPS-RTK技术, 用车载GPS接受机做流动站, 沿原路中线按一定间隔 (10m～50m) 采集数据, 选择已知点作为参考站, 避开重要建筑物或历史遗迹, 将数据输入计算机, 利用Autocad软件在计算机上选线。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后将公路中线在地面上标定出来, 并得到中桩坐标及坐标文件。

采用实时GPS测量, 将中桩点坐标或坐标文件输入到GPS电子手簿中, 系统会自动定出放样点的点位。由于每个测量点都是独立计算完成的, 不会产生累计偏差, 达到一定的精确度。某工程测量结果对比分析见表1。

2.2 绘制大比例尺地形图

公路选线一般是在1:2000比例尺带状地形图上进行。应用RTK实时动态定位测量技术在沿线每个碎部点上停留几分钟, 即可获得该点的坐标及相应高程。结合点特征编码及属性信息, 将点组合数据输入计算机, 再用南方CASS等绘图软件成图, 不仅降低了测图难度而且提高了工作效率。

2.3 公路中线测量

应用R T K技术进行公路中线测量, 同时完成传统测量方法中的放线测量、中桩测量、中平测量等工作, 基本作业方法是在路线控制点上架设GPS接收机作为基准站, 流动站测设路线点位并进行打桩作业。根据所设计的路线参数, 利用路线计算程序和GPS配套的电子手簿计算路线中桩的设计坐标。在流动站的测设操作下输入测设的参考点号, 然后按解算键, 显示屏可及时显示当前杆位和到设计桩位的方向与距离, 移动杆位, 当屏幕显示杆位与设计点位重合时, 在杆位处打桩写号即可。这样逐桩进行, 可快速在地面上测设中桩并测得中桩高程。并且每个点的测设都是独立完成的, 不会产生累计误差。

3 GPS-RTK技术在公路施工中的应用

道路路线由直线、缓和曲线、圆曲线三部分组成, 放样时首先输入各主要控制点桩号, 然后输入起终点的方位角, 直线段距离, 缓和曲线长度, 圆曲线半径进行放样, 其他工作由GPS-RTK电子手簿来完成。如果在各直线段和曲线段间加桩需输入加桩点的桩号, 剩下工作由GPS来完成。纵断面放样时, 先把需要放样的数据输入到电子手簿中, 生成一个施工测设放样点文件, 储存随时可以到现场放样测设。

横断面放样时先确定横断面形式, 然后根据断面形式把横断面设计数据输入到电子手簿中, 生成一个施工测设放样点文件, 储存随时可以放样测设。软件可以自动与地面线衔接进行“戴帽”工作, 利用“断面法”进行土方量计算。通过南方CASS绘图软件绘出沿线的纵断面和各点的横断面图来。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的, 不需要到现场进行纵、横断面测量, 大大减少了外业工作。

4 结语

GPS技术在公路测量中的应用, 特别是实时动态RTK技术改变了公路测量模式, 是公路测量的一项革命性的技术革新, 颠覆了传统测量方式。实时动态RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥涵测量。它还可以直接进行实地实时放样、中桩测量、边桩测量、点位测量等。GPS实时动态RTK技术在公路市场有着广阔的应用前景。

摘要：简单介绍了GPS-RTK技术的优点, 同时结合工程讲述了GPS-RTK技术在工程中的应用。GPS-RTK技术不仅提高了工作效率, 而且提高了过程的准确性及经济效益。

关键词：GPS-RTK技术,公路工程,工程测量