RTK技术在道路勘测施工中的应用

何应鹏 董江桃

摘要：GPS定位技术以及RTK定位技术以其测量精度高、选点灵活、布网方便、测站间无需通视、操作简单的特点赢得了众多测量人的青睐，在公路测量领域有着广泛的应用。GPS静态或快速静态方法可以用来建立沿线总体控制网，测绘带状地形图，作路线平面、纵横断面测量；在施工阶段可以为快速建立施工控制网作出贡献等。

关键词：GPS； RTK； 数字地面模型； 公路勘测设计； 路线放样

一 前言

线路勘测设计是公路工程建设中重要的工作，以往大多采用传统的控制测量、工程测量方法进行控制网的建立及施测，由于这类控制网大多以狭长的方式布设，并且很多工程穿越山林，周围已知的控制点很少，使得传统的测量方法在网形布设、误差控制等多方面带来很大问题。同时传统的方法作业时间也比较长，直接影响了工程建设的正常进展。

按照公路设计过程划分，公路测设分为勘测（外业）和设计（内业）两大部分。勘测部分的技术发展主要是地形数据采集的自动化和高精度，这取决于各种新技术、先进设备的支持；设计部分主要取决于计算机硬、软件环境和CAD研究与应用水平的提高。目前，能直接为公路勘测设计提供技术支持的首推：全球定位系统（GPS）、航空摄影、遥感和计算机等高新技术及这些技术的集成。

二 带状图的测绘

GPS定位技术因具有测站点之间不需要相互通视，观测全自动、全天候，成果精度高，作业高效率，地面点之间的连接网型与精度关系不大等技术特点，显示出了巨大的经济、技术优势，彻底的颠覆了传统的控制测量技术，在高等级控制测量领域，传统的三角、导线测量已经被淘汰。近年来，随着GPS接收机价格的迅速下降，即使在低等级乃至图根控制点测量方面，GPS方法都已成为首选的技术手段。

GPS技术为消除误差，取得高精度的观测成果，一般采用两台以上接收机同步观测同一组卫星，数据事后差分处理的作业方法。近几年迅速兴起的双频动态实时差分系统（RTK），实现了高精度定位数据的实时处理，可在数秒至数分钟内获得厘米级的定位成果，使GPS技术被迅速、广泛的应用于地形测量。

三 RTK技术放样公路中线

在实地的中线放样中，大量的中线加桩是任意的，即以地形地物、地貌特征点来控制。中线测量是把在带状地形图上设计好的线路中线测设到地面上，并用木桩标定出来。中线测量包括放线和中桩测设两部分工作。放线是把纸上各交点间的直线段测设于地面上；中桩测设是沿着直线和曲线详细测设中线桩。

3.1 RTK放样公路中线原理

GPS RTK是一种全天候全方位的新型测量系统，是目前实时、准确的确定待定点位置的最佳方式。它需要一台基准站接收机和一台或多台流动站接收机以及用于数据传输的电台。RTK定位技术是将基准站的相位观测数据及坐标信息通过数据链方式及时传送给动态用户，动态用户将接收到的数据链连同自采集的相位观测数据进行实时差分处理，从而获得动态用户的实时三维位置。动态用户再将实时位置与设计值相比较，进而指导放样。

3.2 中桩测量

在进行放线的同时，还应设置地形、地质、地物等加桩，并进行曲线测设。中线上应钉设里桩、百米桩和加桩。直线上中桩间距不宜大于50米；在地形变化处或按设计需要应另设加桩，加桩一般应设在整米处。中线距离应用全站仪往返测量，在限差内时应取平均值。百米桩、加桩的钉设以第一次量距为准。中桩的桩位允许误差不超过下列限差：纵向为s/2000 + 0.1m；横向为10cm。式中，s为转点至桩点的距离，以m计。

3.3 GPS自动放样公路中线的研究

一般来说，GPS接收机系统都具有较强的数据记录和储存功能（容量），使GPS放线操作更加灵活方便，特别是对于不熟悉公路专业测量的人员也能从事放样公路中线此项作业。GPS自动放线技术，除可以将公路中线控制数据，如起点、终点、曲线半径、缓和曲线长度、转角点坐标等预先设置，便于计算公路中线任意点坐标数据外，关键在于现场任意加桩时的数据自动判断与处理。可先设定一些约束（控制）条件，如灵敏度、确认度、限差等。通过计算机模拟实验，利用开发的GPS放线软件来放样公路中线是可行的。我国南方测绘公司就有相关测量产品及相关专业软件。

3.4 线路勘测设计一体化

随着大量仪器的大量引进，航测遥感技术的普及以及数据库技术和网络技术的发展，我国线路工程勘测设计正在突破传统的模式和方法，人们已不再满足勘测设计工作中各专业的分散工作，希望内外业之间以及各专业之间的信息不再通过纸质介质来传递，而是通过一个专业的工程数据库来实现。地面数据采集、资料获取、数据处理、道路设计与优化直至成果输出等公路勘测设计全过程都实现自动传递，达到勘测与设计的真正信息共享，计算机不仅参与勘测设计的计算绘图工作，而且还参与勘测设计各阶段工作的管理、协调和质量控制等，这就是所谓的勘测设计一体化。

目前，RTK技术在线路测量中主要应用于以下三个方面：

1、用RTK进行线路平面控制测量

因为线路平面控制点要求纳入国家高斯平面坐标系，因此和GPS快速静态测量一样，必须首先确定WGS-84坐标与国家坐标之间的转换关系，求得其转换参数，所不同的是RTK测量系统可以实时确定转换参数，系统自动将待测点的WGS-84坐标转化为国家高斯平面坐标，并且显示和存储。

2、RTK在线路中线测量中的应用

传统的中线测量分为放线和中桩测设两步进行，包括控制点的测设和中桩的测设。目前中桩测设的常用方法有偏角法和极坐标法，测量程序复杂，工效低。若用RTK测量系统进行线路中线测量，可事先用纸上定线得到交点的设计坐标中线起点和设计里程，各曲线的曲线要素，推算出所有中桩的里程和平面坐标，这种工作可以在任何一种计算机上用相应的计算程序完成，将其计算结果存储在一个数据文件中，然后用相应的接口读入RTK测量系统的控制器内。RTK测量系统在野外进行中线测量时，即可逐一调出待放样的中线桩点的坐标，根据流动台RTK控制器屏幕显示的引导，把需要放样的点逐一测设到地面上，精度可达1cm这样就可以一次性的完成中线桩（直线交点、曲线主点及各中线桩）的测设，每放样一个点只需要几分钟，在中线桩放样的同时还可以得到各中线桩的高程，即可以同时完成纵断面的测量，极大的提高中线测量的工效。

3、RTK在既有线路测量中的应用

线路既有线路测量要在行车不中断的线路上进行，既要不干扰正常的车通过，又要保證测量工作的安全，同时还要求测量成果有较高的精度和可靠性。用RTK测量系统进行既有线路测量，可以将流动站安置在一辆行进的车上，基准站安置在路旁的已知点上，事先测定好坐标转换参数，输入RTK测量系统。随着车的运动，RTK测量系统将实时的得到线路中各点的三维坐标，一次性完成平面和高程的测量。这是一种快速、高精度、高效率、操作方便的既有线路测量方法。

参考文献

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