公路施工中載波相位差分技術的應用范文

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摘要:

GPS－RTK技術具有放樣速度快、測量精度高等優點，在高速公路施工測量中應用廣泛。本文首先對GPS－RTK技術的概念和原理進行了介紹，然后對系統的構成、測量作業流程以及GPS－RTK技術的具體應用進行了探討。

關鍵詞:

高速公路；施工測量

當前在公路施工測量中，一般會選擇水準儀、全站儀等進行監控。但是使用這種常規的施工測量技術有很多不方便的地方，例如施工測量中測量線路有比較多的居民點、水網和樹木，導致通視性差，增加了測量難度。為了保證測量效果，必須的增加支導線點的密度，并不停的搬架儀器，測量效率不高，測量精度也得不到保證。隨著測繪技術的不斷發展，GPS－RTK技術越來越成熟，不僅可以滿足測量數據現勢性和測量精度的要求，而且可以提高施工測量水平，應用前景廣闊。

1.GPS－RTK技術簡介

1．1工作原理

GPS－RTK是數傳技術和GPS技術相結合的技術，RIK系統主要由流動站和基準站組成，，見圖1。流動站主要由電子手簿、天線、無線數據鏈電臺、GPS接收機構成，基準站主要由無線電數據鏈電臺、接收天線、直流電源、發射天線、GPS接收機等構成。在工作過程中，首先將一臺GPS接收機安裝到基準站上，然后將另外幾臺接收裝置設置在流動站上，流動站和基準站可以在同一時間內對GPS發射信號進行接收，然后將已經知道的位置信息和基站得到的觀測值進行對比，求出GPS差分改正值，然后使用無線電數據鏈電臺將信息GPS觀測值傳遞給衛星流動站，通常情況下流動站和基準站要同時觀測衛星要在四顆以上。使用流動站進行測量可以將定位結果精確到cm級。

1．2轉換坐標

一般來說常用的坐標轉換方法主要有兩種。(1)在架設好基準站以后直接對該點坐標數據進行收集，然后對坐標進行轉換，使用這種方法可以在任意點架設基準站。(2)將直接使用現有的GPS靜態觀測數據，此方法一般會已知的GPS控制點上架設基準站，然后在簿中輸入坐標點，實現坐標的轉換［1］。在進行正式定位之前，首先對校對GPS流動站的行點，進行校正時需要在兩個以上GPS控制點上進行。通常會選擇在測區內分布的控制點來校正行點。進行校正操作時，首選在已知控制點上對中樹立GPS流動站，氣泡緊密居中后對數據進行收集，然后將已知坐標點輸入后進行校正，校正后對坐標進行轉換。將坐標轉換成使用需要的坐標系后就可以開展RTK測量。在測量過程中，要對實時對已知控制點進行測量，保證定位的準確性。一般來說，在衛星和無線電正常接收測區內，5s就可以得到1～2cm的高精度固定解，測量已知控制點后和理論坐標比較，如果精度沒有超過1～2cm，證明RTK定位準確，可以開始進行施工測量。

1．3設置流動站和基準站

GPR－RTK在工作過程中，一般會選擇在測區中部位置布置基準站，并將基準站架設在高處，架設位置四周要開闊，不能有建筑物、高大樹木、小山包等擋住，不要距離高壓輸電線、大功率無線發射源過近，以免影響GPS信號。對講機、手機要在距離基準站10m以外的地方使用，并盡量不要在大面積水域周圍使用。為了保證流動站測量精度的可靠性和測量精度，在進行校對時要選擇高精度控制點進行校對，選擇具有代表性的控制點，并在整個測區進行均勻分布。

2.GPS－RTK技術的優勢

(1)操作方便、放樣效率高。使用GPS－RTK技術進行放樣測量時，不會向全站儀一樣要求有良好的通視條件，基準站和流動站是通過無線電波進行信息的互傳的，只需要架設好基準站，流動站就可以在20～30km的范圍內中隨意作業，工作效率顯著提升［2］。由于流動站是獨立的，因此儀器可以引導測量人員找到對應的樁號位置，當樁號不合理時，可以對樁號進行調整，保證作業速度。

(2)點位精度高。使用全站儀進測量時，會受到各方面因素的干擾，測量精度也得不到保證;使用GPR－RIK進行測量時測量精度可以實時顯示出來，測放樁點位的精度也基本一致。

3.案例介紹

某高速公路工程所在地區為低山～丘陵地貌，地表谷溝主要為U型，該標段主要使用GPS測量匝道中樁和測放主線，使用HD5800GGPS接收機進行作業，按照1+1的形式進行組合，一臺作為流動站，一臺作為基準站，基準站主要包括終端、大功率電臺、GPS接收天線、5m高的無線電發射天線、電池等，流動站主要包括無線電臺、接收天線、碳纖桿、電池、手簿拖架、7400手簿。首先選擇出間隔距離超過500m的三個導線點，然后在沒有參數的狀態下將儀器安裝好，并將基準站架設好，使用流動站對另外的兩個導線點進行測量，測量到的數據即為當地坐標，將得到的當地坐標和工程坐標對應后輸入到7400手簿，將轉換參數計算出來，使其轉換為WGS－84坐標系。

4.GPS－RTK技術的具體應用

4．1測量放樣在進行放樣前

首選要將路線的緩和曲線長度、路線半徑、起訖樁號等數據輸入到設備中，然后進行輸入的數據將放樣數據計算出來，并自動保存到RTK文件下。當輸入的數據不準確是，手簿程序中的自動核對功能會啟動，并以文字的形式在手簿桌面上顯示出來。在進行放樣時，需要將需要的段落從放樣點庫中提出出來，然后將放樣點選中，整個操作過程非常的簡單，而且在手簿中還布置了快捷鍵，操作起來非常的便利。路線線位在GPS內部生成以后，可以使用RoadPlus軟件對中樁進行放樣。可以使用自動選擇按鈕進行樁號放樣也可以手動將樁號輸入，還可以將某個樁號的橫斷面選擇出來，當架設好基準站以后就可以進行放樣。將一個樁號選擇好后，GPR－RIK會立即提示樁號的方向和距離。虛箭頭和實箭頭重疊即證明行走路線是正確的。當前位置距比提前設置好樁號位置精度范圍內小時，儀器會自動發出警報，當GPS－RTK上顯示樁號位置和當前位置南北距離、前后左右距離等為0時，證明成功放樣，此時就可以進行釘樁，釘樁完成后即可進行下一個點的放樣，重復上述操作。

4．2測量精度控制措施

在對該標段樁進行測量時，在進行下一道工序施工之前需要在面層、基層和路基表面左側和右側分別進行一次放樁，保證施工平面線形精度可以達到要求。為了對RTK放樣精度進行驗證，使用全站儀對路線兩側一些比較典型的高精度點進行檢測。

4．3GPS－RTK誤差的消除措施

(1)降低電離層的影響。通常情況下雙頻可以消除大多數的電離層影響，但是當基準站和流動站之間的距離比較遠或者高差比較大的時候，誤差有可能會達到5～10cm，在實際作業過程中要盡量降低這些誤差，此外在測量時需要保證衛星數在五顆以上，選擇高處作為基準站，基準站四周的障礙物要少。

(2)多效路徑的影響在使用GPS－RTIK技術進行觀測時受多路徑效應的影響比較大，由于觀測時間比較短，因此要盡量降低軟件和硬件的影響，在對大面積水域、樹林等特殊路段進行放樣時，可以適當的將觀測時間延長。

5結論

綜上所述，通過在高速公路工程測量中使用GPR－RIK技術顯著提高了測量精度和作業效率，具有非常大的應用前景。由于高速公路工程施工路線長、工期緊、地形結構復雜，如果使用常規的測量技術很難保證測量質量和測量效率，并且還有很多不穩定因素，而使用GPR－RTK技術可以有效避免這些缺點，高效率、高精度的完成高速公路施工測量工作。

參考文獻：

［1］覃昌佩．RTK－GPS在高速公路工程放樣的應用［J］．廣西測繪，2004(02):78－79．

［2］李桂炎．HD5800一體化藍牙RTK－GPS在水電地質測繪的應用［Z］．中海達GPS報，2004(04):98－99.

作者：賀軍 單位：中交一公局廈門工程有限公司