高速公路施工测量中GPSRTK技术的应用分析

苏韬

摘 要：为了解决特殊环境下高速公路施工测量精度偏低问题，本文选取GPSRTK技术作为测量研究工具，以某工程为例，设计技术应用方案。测量结果表明，GPS技术效率较高，测量结果精度较高，RTK技术不受通视限制，测量操作更为灵活，测量精度在误差允许范围之内。

关键词：GPSRTK技术;施工测量;高速公路

中图分类号：U238;U212.24 文献标识码：A

为了加快经济发展速度，我国扩大了高速公路建设覆盖面积，部分地理环境较为复杂的路段成为了重点建设工程。为了保证工程质量，对公路施工中测量技术提出了更高要求[1]。GPS（Global Positioning System，全球定位系统）的出现，为施工测量开辟了新的研究路径，配合RTK测量技术，能够得到准确率较高、信息全面的测量结果[2]。为了充分发挥GPSRTK技术作用，本文对此技术在某高速公路施工测量中的应用方法展开探究。

1 工程概况

1.1 工程简介

本研究以某高速公路修建工程为例，对GPSRTK技术的应用测量方法进行研究。该工程施工路段全长10 452.6 m，路面宽度为26 m。该工程除了路基施工以外，还包括一段桥梁建设施工路段。其中，基坑施工放样测量允许误差20 mm～30 mm，关于桥梁路段的测量偏差不得超出±10 m。另外，构筑物及设计基础的测量同样存在误差限定要求，误差允许范围均为±20 mm。

1.2 工程地理位置

本工程所处位置地势呈现出南高北低特点，主要由山地、丘陵、平原组成。依据工程地理位置特点，可以将其拆分为山陵重丘、垄岗—丘陵、平原3种类型：（1）山陵重丘：该区域地面高程范围90 m～220 m，山脉沿着东西方向分布，山体的高度差大约130 m，加大了高速公路施工测量难度;（2）垄岗—丘陵：该区域中岗状平面分布占地面积较大，地面高程范围30 m～120 m，最大高度差60 m，最小高度差40 m，关于公路修建测量的精准度要求极高，否则容易造成道路通行安全影响;（3）平原：该区域地势平坦，施工测量难度较小，比较容易得到准确性较高的测量数据。

1.3 项目施工中的测量要求

本工程所处地理位置比较复杂，需要采用的高质量施工工艺，才能够保证高速公路项目施工质量。精准的测量是施工工艺水平提升的关键，所以本文以施工测量作为重点内容进行研究。综合考虑测量效率、精准度、功能性等要求，在测量中必须使用到的仪器包括全站仪、GPSRTK技术等[3]。为了充分发挥这些测量工具在施工测量中的作用，需要掌握这些测量仪器的应用方法。其中，GPSRTK技术是本项目测量的核心工具，本文着重对这种技术在施工测量应用方法进行探究。

2 GPSRTK技术在高速公路施工测量中的应用

GPSRTK技术在公路施工测量中的应用原理如图1所示。

图1中，GPS技术用于施工位置定位测量，RTK技术用于动态差分测量，从而获取实时测量数据，后者技术包含在前者技术范围之内。

2.1 GPSRTK仪器精度

（1）GPS。该仪器采用快速静态测量方法，沿着垂直方向的测量精度为±5 mm+1 ppmRMS;沿着水平方向的测量精度为±0.25 mm+1 ppmRMS;（2）RTK。该仪器采用动态测量方法，沿着垂直方向的测量精度为±20 mm+1 ppmRMS;沿着水平方向的测量精度为±10 mm+1 ppmRMS[4]。

2.2 GPS测量应用

（1）控制网的加密与复核测量。根据公路施工测量需求，检查测量设备是否可以正常作业。待确定所有设备无误后，将工作人员拆分为两个小组，分别负责电子水准高程控制、GPRS平面控制。其中，前者设置4个测量点，后者设置6个测量点，采用静态测量方法，借助GPS工具采集地理位置信息，经过2d时间，完成特定路段信息的采集、数据信息的平差处理。为了保证测量结果可靠性，本研究组织复测工作，按照测量指标设计方案，分别对项目施工各项指标进行测量。得到测量结果：沿着垂直方向的测量误差为6.43 mm，该测量结果在误差±10 mm以内;沿着水平方向的测量误差为7.65 mm，该测量结果在误差±10 mm以内，两项测试指标均在误差允许范围之内;（2）导线加密点的部署。GPS技术在施工路段地理位置测量中应用的第二环节就是加密控制点的部署，需要综合考虑施工现场条件因素，在不影响现场施工的情况下，部署导线加密点。所以，这些加密点的分布存在一个共同的特点，即与涵洞、桥梁施工位置留有一定距离，不会对施工进度造成影响。在此情况下，考虑现场导线加密处理需求，部署16个加密点。由于加密点的布设对精度控制要求不是很高，所以此处应用RTK技术工具采取快速放样处理，形成一个初步加密点部署方案;（3）导线加密点的观测。待布设的加密点达到稳定状态，持续此状态3～4天，对水准外业和导线采取加密处理。经过外业信息采集、内业数据的计算与观测、数据平差3个重要环节的处理，需要耗费大约5d时间。所有处理操作完成以后，开始对各项指标数据进行观测，按照工程测量标准进行检验。观测结果显示，本观测方案得到的测量结果精度均在误差允许范围之内，并且观测效率较高，可以为高速公路地理位置测量提供可靠工具。

2.3 RTK测量应用

RTK测量方法应用条件要求不是很高，不受通视限制，主要借助虚拟基站，完成路基挖填等环节施工指标数据的测量。由于测量精度偏低一些，所以在一些精度要求偏低的公路施工测量中应用。（1）路基挖填的测量。路基挖填的测量精度要求控制在±30 mm之内，RTK工具测量精度满足此要求。为了使得测量操作更加灵活，本次测量选取任意一点作为测量点，测量该点的边距与高程，依据高程测量数值，经过计算推出道路边距理论值。而后，计算实际测量边距与理论边距之比和差值，以边距理论值为标准，将测量点所处位置转移到理论边距位置处，再次测量边距与高程，将再次测量出的数值应用到计算模型中，求出边距之比和差值，形成一个循环计算分析过程，直到理论边距与高程值均与实测位置相同。关于此项工作的开展，由两人完成，其中一人打桩、计算数据，另外一人携带测量仪器采集数据;（2）公路桥梁部分及其他特殊路段的测量。此部分测量工作的开展，在需要测量的特殊路段上放样，以坐标法作为测量手段，按照设计的测量点布设图，依次采集各个桩坐标数据，包括高程、边距等。为了便于统计分析，为各个桩编号。应用效果表明，RTK在路基挖填、桥梁部分及其他特殊路段的测量中，测量精度均未超出误差允许范围。

3 总结

本文以某工程为例，选取GPSRTK技术作为高速公路施工相关参数数据测量工具。依据两种技术关联关系，利用GPS技术精准测量施工位置信息，借助RTK技术，在虚拟基站测量精度要求较低的路基挖填等环节施工指标数据。测量结果表明，GPSRTK技术适用于特殊地貌的高速公路施工测量，并且测量精度和信息覆盖面均满足要求。

参考文献：

[1]王子铭.GPSRTK技术在地质工程测量中的运用研究与分析[J].无线互联科技，2019，16（08）：131-132.

[2]梁志远.基于GPS-RTK技术在高速铁路工程测量中的实践探讨[J].建筑技术开发，2019，424（22）：69-70.

[3]梁强武，吴玖荣，屈康能，等.GPS测量系统和全站仪对在建超高层建筑動力特性的识别[J].科学技术与工程，2020，20（06）：2421-2428.

[4]石君杰，陈忠震，孟令宇，等.GNSSRTK技术在林木定位及微地形测量中的应用[J].林业资源管理，2019（04）：119-125+133.