浅谈GPS 测量技术在线路工程中的应用

李章建

中国能源建设集团天津电力建设有限公司基础垫江总承包项目部 天津 300000

GPS 在工程应用技术上已非常成熟，在道路工程中GPS 参与了下列施工：

（1）前期准备控制点移交复测、施工红线的放样、原始地貌复测、横纵断面测量；

（2）施工时开挖线放样、线路中边线放样、清淤换填及其他收方测量、边坡实时监测等；

（3）竣工测量。

1 概况

垫江县东部片区新型城镇化PPP 项目是重庆市重点项目，它的建成会将垫江县城规模扩大1/3。该工程项目分为九条市政道路和一条国道。工程量大、工期紧，这就需要新的测量技术应用来保证工程完成。本论文选取朝阳一路为载体进行论述，它是九条市政路中的一条，为城市次干路，全长2．8 公里，路幅24m，双向4 车道，标首有一座全长45m 的桥梁。

2 难点

道路施工有战线长、地形复杂、障碍物多等特点。垫江属于丘陵地貌，地形起伏大，植被茂盛，控制点无法保证两两通视。控制点平面复核时可采用静态观测。

3 施工方法

3.1 静态测量

平面坐标复测采用静态观测。朝阳一路测区共计9 个点（1、6 号控制点作为已知点），采用4 台银河系列GPS（两台银河1，两台银河6）从CY1、CY2、K2、ZD1 开始连续观测60 分钟。本次观测完成后，CY2、ZD1 保持不动，将CY1、K2 仪器搬至CY03、JK01，以此类推进行观测。观测后数据采用南方SGO 进行数据处理。因该条路标首有一座桥，7、8、9 控制点是为了满足桥梁需求加入。受地势影响7、8、9 号点之间两两通视，但不与其他控制点通视，1-6 号点之间两两通视。下图为静态网，1-9 号点为施工控制点，k2．s、ZD1、JK01、ZD2、K6．s 为观察点。

（1）基线解算：相邻点间构成基线，基线中误差δ 也是GPS 接收机的标称精度，计算边长为平均边长；基线解算时严格控制了同步环和异步环的闭合差，本次共生成同步环16 个，异步环15 个，基线解算合格后进入平差计算。

（2）平差计算。使用南方测绘SGO 数据处理软件计算平差。无约束平差基线向量的改正数（VΔX、VΔY、VΔZ）绝对值均控制在3δ 之内，若超限需剔除。

无约束平差通过检测后，约束平差基线向量的改正数与无约束平差结果的同名基线相应改正数的较差（dVΔX、dVΔY、dVΔZ）均需控制在2δ 之内，若发现超限剔除。平差时采用中央子午线为108°带。

（3）对两点间的实测距离进行投影面计算并改正，即两点间二维平面距离；

（4）用高斯平面上距离D 计算对向观测高差公式：

往测：Hab=dtgαab+cd2+ia-tb+ΔHab

返测：Hba=dtgαba+cd2+ib-ta+ΔHba

本次静态解算满足E 级静态控制网要求，各基线解算合格，平差完成后各控制点误差均在5mm 以内，满足施工需求。

卫星高度角 有效观测卫星数平均重复设站数 时段长度 数据采样间隔 PDOP≥15° ≥4 ≥1.6 ≥40min 15s ＜6

3.2 RTK 的使用方法及应用

RTK 全称为实时动态定位系统，其便携、高效、操作简单、精度高等特点深受测量从业者的喜欢。

（1）RTK 的使用方法。线路工程根据线路的长短可使用四参数或七参数解算，也可根据控制点分布建立若干个四参数解算的项目，这个可以根据实际施工需求进行。

四参数：线状道路均不超过30 ㎞，故采用四参数解算，解算采用平均分布的若干个控制点进行，解算步骤如下：

①建立新项目，中午子午线为108°带（根据项目所在地区选择），目标椭球为北京54 坐标系（垫江独立坐标系是在北京54坐标系基础上转换而来，故选则该坐标系）。

②在仪器固定的情况下，将仪器安装在三脚架上对中整平后，量取仪器高或侧片高并将数据输入手薄，或使用对中杆，采集者要两脚与肩同宽并保持气泡居中，在平滑的方式下分别采集三个控制点坐标。

③将3 个控制点的理论坐标值输入手薄，并与现场采的坐标相对应，计算四参数，计算完成的参数应用到该项目上。

④解算完成后，在其他控制点对该项目进行检查，满足精度要求即可。

（2）RTK 应用范围。RTK 在线路工程的各方面都有应用，地形图测量、横断面测量、边坡监测、施工红线放样、道路施工放样、控制测量等。RTK 在道路施工过程中可将设计提供的横纵曲线提前输入仪器。RTK 在工程中的应用大大提高了工作效率，同时也减少了人员的投入。

4 结语

GPS 是近年来的一个成熟的产品。我国的基础设施建设高速发展，这就对测量作业提出了更高的要求，随着公路设计行业软件技术和硬件设备的发展，公路设计已实现CAD 化，有些软件本身还要求提供地面数字化测绘产品的支持；建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，减少数据转抄、输入等中间环节。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备，但常规测量方法受横向通视和作业条件的限制，作业强度大，且效率低，影响了施工进度。

当前，用GPS 静态方法建立沿线总体控制测量，为勘测阶段测绘带状地形图，路线平面、纵面测图提供依据；在施工阶段为桥梁、涵洞等结构物建立施工控制网，这仅仅是GPS 在线状测量中应用的初级阶段，其实公路测量的技术潜力蕴藏于RTK（实时动态定位）技术的应用之中，随着GPS 定位精度的提高，RTK 技术在带状工程中的应用，有着非常广阔的前景。