摘要：在社会经济的发展下，各类测量技术出现在人们身边，其中在公路横断面测量中最具代表性的一项技术便是GPS-RTK技术，将其应用于公路横断面测量中，可有效提高公路勘察设计的效率，为进一步分析其优势，本文着重探析了公路横断面测量中GPS-RTK技术的合理应用，旨在为同行人士带来帮助。
关键词：GPS-RTK技术；公路横断面测量；应用
前言
目前，科技得到快速发展，在测量中诸多技术得到广泛的应用，GPS-RTK 技术因具有精度高、速度快、不受地形通视等条件限制的特点，成为了公路测量中的重要组成部分，大大提高了公路横断面测量的效率。尤其在近几年的不断发展下，GPS-RTK 技术凭借着自身的众多优势（如方法简单、节省时间、成本低廉、数据准确等）逐渐被众多的测绘公司和施工单位所认可。
1 GPS-RTK技术的基本概述
1.1GPS-RTK的工作原理
GPS-RTK技术的主要作用是获取流动站点在指定坐标系下的三维坐标，这得益于GPS-RTK技术能够以载波相位观测量为参考模型实施实时差分动态定位技术，且GPS-RTK技术具有相对较高的精度，最小可达cm级精度。RTK系统是实现GPS-RTK技术的关键部分，主要有负责将Ⅰ基准站的观测值信息和测站坐标信息通过数据链传送给流动站；流动站负责将收到来自基准站的信息和采集到的GPS观测数据进行统一实时处理，并且流动站具有处理速度快的特点，对于这些信息的处理时间前后不到1S。周模糊求度搜索求解时，对于流动站没有特别要求，流动站既可以静止也可以运动。在整周未知数解固定时，下一个步骤是对每个历元进行实时处理，这个处理过程对卫星分布有一定要求，需要保持4颗以上卫星的相位观测值及必要的卫星几何图形，为了保证流动站给出数据的准确度，要保证卫星截止高度角没有遮挡物，如有遮挡物的存在，将在一定程度上给观测结果带来误差。RTK关键技术是数据处理和数据传输，数据处理技术：对于运动中快速求解整周模糊度的算法，需要着重考虑GPS信号失锁状态下快速重新初始化，现在的OTF算法，已经能够较好的解决这一问题，并能够在1分钟内完成郑州模糊度的快速求解。数据传输技术：数据传输主要是实现准基站观测数据和已知数据传输到流动站。
1.2 GPS-RTK的定位
RTK定位是一个较为复杂的过程，实现RTK定位需要经过两个步骤：首先，流动站接受来自基准站的观测数据及坐标信息，这里的坐标信息是WGS84坐标系统现的实时坐标；其次，求解WGS84坐标系统与制定施工坐标系统进行参数转换，这是得到的坐标信息才是我们所需要的三维坐标。
1.3 GPS-RTK的误差来源
GPS信号的传播误差主要有两种：电离层与对流层的延时误差和基准站与流动测站环境引起的多路径误差。流动站与准基站之间的距离是具有一定要求的，既不能太远也不能太近，当两者距离太远时，会加大两者上空的电离条件；反之会增大在卫星方面的资金投入，差分处理技术可以在一定程度上降低电离层带来的影响。据有关数据显示，当流动站与基准站之间距离增大时，测量误差也会随之增大。在某些特殊时期，GPS-RTK的误差会急剧增大，例如：当出现太阳耀斑时，会极大地增加流动站与基准站由于距离带来的误差，呆滞GPS接收机初始化速度大大降低，甚至在初始化解算时出现错误，严重影响GPS-RTK技术的准确性。
2 GPS在公路勘测应用中的优越性
根据公路工程测量的带状特点及规范的要求，采用常规的测量手段已不能满足它要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以前平面控制首选导线测量方法，根据初步方案确定的线路，采用全站仪等设备施测带状图和纵横断面图，再借助各级控制点进行中线测量等工作，由于在测量时经常难以找到合适的控制点，且地面通视困难等因素，使导线测量的实施存在一定的困难，并达不到规范的要求，影响了工程的质量。而GPS技术不需通视，全天候作业的特点使其在布设公路勘测首级控制网方面具有独特的优越性：它的测量精度高，相对平面定位精度可达几个10-6D的精度；作业速度平均每天可以观测几十个甚至上百个点；控制网形布设灵活，一般每隔5km左右设置1对相互通视的GPS点，其他点间无需通视；费用低，经济效益高，操作方便。实践证明：利用GPS进行公路勘测首级控制网的建立，在几十公里范围内的点位误差一般在2cm左右。
3公路横断面测量中GPS-RTK技术与传统测量技术对比
公路横断面测量采集的是沿线路法线方向地形变化点相对于中线点的高差和水平距离数据，只有明确这两项数据，才可以绘制某里程处的横断面图，它是计算土石方数量的重要依据。我们要测量的就是中桩两侧原地面每一个变化点相对于中桩的高差和平距，所以公路横断面测量是一项非常繁琐的测量工作。传统公路横断面测量的方法有：（1）花杆皮尺法，仅适用于山区低等级公路，精度低。（2）水准仪皮（塔）尺法，用水准仪测高差，皮（塔）尺丈量距离，适用于地势较为平坦且高植被稀少的地区，精度高。（3）全站仪法，用全站仪的距离测量模式，即可显示出平距和高差，适用于地形复杂但高植被稀少的地区，精度高。
4 GPS-RTK在公路横断面测量中的应用
4.1测量数据的准备
根据外业测量的需要，提前编辑好道路设计文件（包括起始桩号、半径、缓和曲线等曲线要素信息）并保存在手薄里，这样就可以利用GPS手薄内的道路软件调取编辑好的道路设计文件进行中线放样和横断面的采集工作。
4.2设置基准站和流动站
先将基准站架设在在测区附近的已知点上，开机后用手薄连接基准站并进行坐标系统设置和无线电设置，最后输入天线高。设置好基准站后用手薄连接流动站接收机，对流动站接收机进行设置并输入相应的转换参数，待仪器初始化成功后即可完成测量前的准备工作。
4.3横断面测量
测量时可以采用1+3的模式（1个基准站+3个流动站）。其中1个流动站用于测设中桩，另外两个流动站用于测量对应中桩两侧的横断面，外业测设过程中GPS手薄可以实时显示出测点桩号或偏差。横断面采集时，首先加载道路设计文件，然后设置采集断面里程，在中桩的垂直方向上移动流动站至此中桩的横断面方向地形变化点处，实时测定地形变化点的三维坐标。对于复杂的地形（如沟、渠、坑、塘等）应加密测量特征点，对于地势相对平坦的地区，只需采集主要的边界点即可，并现场绘制草图，以便于内业数据处理。需要注意的是，在整个测量过程中要将前后的偏移量控制在一定范围之内（≤5cm），横断面测量的宽度也要满足所测量的公路在横向设计中的需要。横断面测量采集的所有点都保存在横断面点库里，导出时，从横断面点库里导出，导出格式可以选择海地或纬地横断面格式，结合对应软件，直接生成横断面线。最后将野外数据传入电脑，并整理成内业设计需要的电子版格式，这样就可以用来进行公路设计。
结束语
综上所述，不仅提高了测量精度，而且时间也比较快，在整个测量过程中不会受到通视条件的限制，无论是性能还是效果均明显优于常规测量仪器。在新时期，公路横断面测量中应用GPS-RTK技术同样至关重要，这不仅实现了测量手段的颠覆性变化，并且也在很大程度上对精度以及效率进行了改善，在未来的发展中，还需不断完善，使其更加准确，发挥其作用与价值。
参考文献：
[1]徐绍铨，张华海，杨志强，王泽民.《 GPS测量原理及应用》.武汉测绘科技大学出版社，1998年.
论文作者:卢启生1,刘红宾2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/1
标签：测量论文; 横断面论文; 流动站论文; 公路论文; 技术论文; 坐标论文; 基准论文; 《基层建设》2019年第10期论文;