公路施工中载波相位差分技术的应用范文

摘要:

GPS－RTK技术具有放样速度快、测量精度高等优点，在高速公路施工测量中应用广泛。本文首先对GPS－RTK技术的概念和原理进行了介绍，然后对系统的构成、测量作业流程以及GPS－RTK技术的具体应用进行了探讨。

关键词:

高速公路；施工测量

当前在公路施工测量中，一般会选择水准仪、全站仪等进行监控。但是使用这种常规的施工测量技术有很多不方便的地方，例如施工测量中测量线路有比较多的居民点、水网和树木，导致通视性差，增加了测量难度。为了保证测量效果，必须的增加支导线点的密度，并不停的搬架仪器，测量效率不高，测量精度也得不到保证。随着测绘技术的不断发展，GPS－RTK技术越来越成熟，不仅可以满足测量数据现势性和测量精度的要求，而且可以提高施工测量水平，应用前景广阔。

1.GPS－RTK技术简介

1．1工作原理

GPS－RTK是数传技术和GPS技术相结合的技术，RIK系统主要由流动站和基准站组成，，见图1。流动站主要由电子手簿、天线、无线数据链电台、GPS接收机构成，基准站主要由无线电数据链电台、接收天线、直流电源、发射天线、GPS接收机等构成。在工作过程中，首先将一台GPS接收机安装到基准站上，然后将另外几台接收装置设置在流动站上，流动站和基准站可以在同一时间内对GPS发射信号进行接收，然后将已经知道的位置信息和基站得到的观测值进行对比，求出GPS差分改正值，然后使用无线电数据链电台将信息GPS观测值传递给卫星流动站，通常情况下流动站和基准站要同时观测卫星要在四颗以上。使用流动站进行测量可以将定位结果精确到cm级。

1．2转换坐标

一般来说常用的坐标转换方法主要有两种。(1)在架设好基准站以后直接对该点坐标数据进行收集，然后对坐标进行转换，使用这种方法可以在任意点架设基准站。(2)将直接使用现有的GPS静态观测数据，此方法一般会已知的GPS控制点上架设基准站，然后在簿中输入坐标点，实现坐标的转换［1］。在进行正式定位之前，首先对校对GPS流动站的行点，进行校正时需要在两个以上GPS控制点上进行。通常会选择在测区内分布的控制点来校正行点。进行校正操作时，首选在已知控制点上对中树立GPS流动站，气泡紧密居中后对数据进行收集，然后将已知坐标点输入后进行校正，校正后对坐标进行转换。将坐标转换成使用需要的坐标系后就可以开展RTK测量。在测量过程中，要对实时对已知控制点进行测量，保证定位的准确性。一般来说，在卫星和无线电正常接收测区内，5s就可以得到1～2cm的高精度固定解，测量已知控制点后和理论坐标比较，如果精度没有超过1～2cm，证明RTK定位准确，可以开始进行施工测量。

1．3设置流动站和基准站

GPR－RTK在工作过程中，一般会选择在测区中部位置布置基准站，并将基准站架设在高处，架设位置四周要开阔，不能有建筑物、高大树木、小山包等挡住，不要距离高压输电线、大功率无线发射源过近，以免影响GPS信号。对讲机、手机要在距离基准站10m以外的地方使用，并尽量不要在大面积水域周围使用。为了保证流动站测量精度的可靠性和测量精度，在进行校对时要选择高精度控制点进行校对，选择具有代表性的控制点，并在整个测区进行均匀分布。

2.GPS－RTK技术的优势

(1)操作方便、放样效率高。使用GPS－RTK技术进行放样测量时，不会向全站仪一样要求有良好的通视条件，基准站和流动站是通过无线电波进行信息的互传的，只需要架设好基准站，流动站就可以在20～30km的范围内中随意作业，工作效率显著提升［2］。由于流动站是独立的，因此仪器可以引导测量人员找到对应的桩号位置，当桩号不合理时，可以对桩号进行调整，保证作业速度。

(2)点位精度高。使用全站仪进测量时，会受到各方面因素的干扰，测量精度也得不到保证;使用GPR－RIK进行测量时测量精度可以实时显示出来，测放桩点位的精度也基本一致。

3.案例介绍

某高速公路工程所在地区为低山～丘陵地貌，地表谷沟主要为U型，该标段主要使用GPS测量匝道中桩和测放主线，使用HD5800GGPS接收机进行作业，按照1+1的形式进行组合，一台作为流动站，一台作为基准站，基准站主要包括终端、大功率电台、GPS接收天线、5m高的无线电发射天线、电池等，流动站主要包括无线电台、接收天线、碳纤杆、电池、手簿拖架、7400手簿。首先选择出间隔距离超过500m的三个导线点，然后在没有参数的状态下将仪器安装好，并将基准站架设好，使用流动站对另外的两个导线点进行测量，测量到的数据即为当地坐标，将得到的当地坐标和工程坐标对应后输入到7400手簿，将转换参数计算出来，使其转换为WGS－84坐标系。

4.GPS－RTK技术的具体应用

4．1测量放样在进行放样前

首选要将路线的缓和曲线长度、路线半径、起讫桩号等数据输入到设备中，然后进行输入的数据将放样数据计算出来，并自动保存到RTK文件下。当输入的数据不准确是，手簿程序中的自动核对功能会启动，并以文字的形式在手簿桌面上显示出来。在进行放样时，需要将需要的段落从放样点库中提出出来，然后将放样点选中，整个操作过程非常的简单，而且在手簿中还布置了快捷键，操作起来非常的便利。路线线位在GPS内部生成以后，可以使用RoadPlus软件对中桩进行放样。可以使用自动选择按钮进行桩号放样也可以手动将桩号输入，还可以将某个桩号的横断面选择出来，当架设好基准站以后就可以进行放样。将一个桩号选择好后，GPR－RIK会立即提示桩号的方向和距离。虚箭头和实箭头重叠即证明行走路线是正确的。当前位置距比提前设置好桩号位置精度范围内小时，仪器会自动发出警报，当GPS－RTK上显示桩号位置和当前位置南北距离、前后左右距离等为0时，证明成功放样，此时就可以进行钉桩，钉桩完成后即可进行下一个点的放样，重复上述操作。

4．2测量精度控制措施

在对该标段桩进行测量时，在进行下一道工序施工之前需要在面层、基层和路基表面左侧和右侧分别进行一次放桩，保证施工平面线形精度可以达到要求。为了对RTK放样精度进行验证，使用全站仪对路线两侧一些比较典型的高精度点进行检测。

4．3GPS－RTK误差的消除措施

(1)降低电离层的影响。通常情况下双频可以消除大多数的电离层影响，但是当基准站和流动站之间的距离比较远或者高差比较大的时候，误差有可能会达到5～10cm，在实际作业过程中要尽量降低这些误差，此外在测量时需要保证卫星数在五颗以上，选择高处作为基准站，基准站四周的障碍物要少。

(2)多效路径的影响在使用GPS－RTIK技术进行观测时受多路径效应的影响比较大，由于观测时间比较短，因此要尽量降低软件和硬件的影响，在对大面积水域、树林等特殊路段进行放样时，可以适当的将观测时间延长。

5结论

综上所述，通过在高速公路工程测量中使用GPR－RIK技术显著提高了测量精度和作业效率，具有非常大的应用前景。由于高速公路工程施工路线长、工期紧、地形结构复杂，如果使用常规的测量技术很难保证测量质量和测量效率，并且还有很多不稳定因素，而使用GPR－RTK技术可以有效避免这些缺点，高效率、高精度的完成高速公路施工测量工作。

参考文献：

［1］覃昌佩．RTK－GPS在高速公路工程放样的应用［J］．广西测绘，2004(02):78－79．

［2］李桂炎．HD5800一体化蓝牙RTK－GPS在水电地质测绘的应用［Z］．中海达GPS报，2004(04):98－99.

作者：贺军 单位：中交一公局厦门工程有限公司