摘要：文章介绍了利用GPS-RTK技术测量公路纵横断线的方法，通过在工程项目中的应用证明该方法能够有效的保证数据的精度并提高作业效率，为今后的工程作业提供了参考和依据。
关键词：GPS-RTK；高速公路；测量；精度
1 引言
随着GPS- RTK 及计算机技术的飞速发展，以野外手工记录、内业手工录入数据等为代表的传统测量方式发生了翻天覆地的变化，以电子记录方式及测绘前沿的3S 技术为代表的新兴测绘科技应运而生并趋于成熟，它们的出现，使广大测绘工作者从繁杂的体力脑力劳动中解脱出来，弥补了传统测量方式的不足，从而在很大程度上推动了测绘科技向前发展。纵横断面测量在测绘领域中是非常繁琐的一项工作，由于断面测绘的数据量庞大，数据录入、数据检查工作量非常大，这直接影响了项目的工期和经济效益。上述工作如果能全部交由计算机来完成，减少人工干预，就能够有效的减少人为造成的错误，提高效益。本文提出采用GPS- RTK 技术进行公路的纵横断面测量，将采集的三维坐标数据交由计算机直接处理。在某高速公路施工测图阶段利用该方法进行实验，大大提高了工作效率。
2 纵横断面测量方法及其特点
高速公路中线敷设宜采用极坐标法、GPS-RTK法、直线段可采用链距法。高速公路横断面测量应采用水准仪-皮尺法、GPS-RTK 法、全站仪法、经纬仪视距法、架置式无棱镜激光测距仪法。本文利用GPS-RTK 技术，基于道路测量软件道路纵横断面测量功能，对山区高速公路进行了纵横断面测量。
GPS-RTK 是利用载波相位观测值对测量点进行实时动态定位的一项技术，能达到厘米级精度。将 GPS-RTK 技术运用到公路纵横断面测量，免除了复杂的分级控制测量工作程序，只需要利用覆盖整个测区少量控制点建立测量基准便可满足测量需要。采用 GPS-RTK 技术时，求取转换参数采用的控制点应涵盖整个测段，采用的控制点不应少于 4 个，流动站至基准站的距离应小于 5 km，流动站至最近的高等级控制点应小于 2 km。在测量地势条件困难的区域，GPS-RTK 作业不受环境和距离限制，极大降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，能有效解决传统测量方法效率低的难题。
作业前，利用道路测量软件中道路编辑模块通过直曲表中直线、曲线要素值将高速公路线位导入手簿中，然后通过逐桩坐标表中坐标检查导入线位是否正确，必须要确保导入手簿中高速公路线位可靠；作业中，根据线位纵向和横向实际地形变化，流动站利用道路测量软件中边桩测量模板、横断面测量模块分别进行中桩放样、横断面测量，手簿屏幕上会提示应往什么方向走，随着人的移动，流动站会随时解算所处位置与设计位置的坐标差值，并能快速显示实时里程，查看所在位置是否在纵横断面上，控制采集断面范围。道路测量软件减少辅助测量及手工计算工作，自动化程度高，提高了 GPS-RTK 技术在山区高速公路纵横断面测量工作效率。
3 工程应用
3.1 工程概况
测区路线东北部地形起伏较大，植被茂盛，观测较困难，西南部地形稍平缓，全长约 64 km。区内水系发育，沿线各村庄均有程控电话接入，全段手机信号良好。地属内亚热带季风性湿润气候，夏热冬冷，四季分明。
3.2 测量前的准备工作
为了保证野外测量质量和提高野外作业效率，在测量前应做好组织与准备工作。除了定期对仪器进行检验外，利用 GPS-RTK 技术进行纵横断面测量流程如下。
3.2.1 控制点的选择、野外踏勘与导入
将所有控制点展到测区地形图上，根据地形情况和测量工作需要选择好控制点，一个测段选择 4个控制点，且沿线两侧分布，然后利用点之记资料，并借助奥维地图进行野外踏勘确保所选择控制点都能找到、可用，最后将所选择好控制点坐标导入到手簿中，以便外业测量随时调用。
3.2.2 线位生成与导入
利用道路软件中道路编辑模块，可根据直曲表采用交点法、元素法将交点、交点桩号、曲线要素值等输入道路任务中生成线位导入手簿中，也可直接利用甲方提供编辑好公路平面线形数据文件（*.PM）将线位数据导入到手簿中，以便外业纵横断面测量随时调用。
3.2.3 底图制作与导入
将高速公路 CAD 线位图与根据逐桩用地表数据做好横断面采集范围线，生成好 DXF 格式底图导入到手簿中，以便开展纵横断面测量作业时调用。部分 CAD 线位图如图 1 所示。
图 1 CAD 线位图
3.2.4 GPS-RTK 技术质量控制
利用选择好的控制点进行点校正，求解测区转换参数，同时必须就近联测其它控制点，检验转换精度是否满足测量要求。
3.3 纵横断面测量
纵横断面测量采用华测 T7 型 GPS 测量仪，基于测地通 LandStar 中道路测量软件道路纵横断面测量功能进行山区高速公路纵横断面测量。
3.3.1 纵断面测量
中线放样一般按 20 m 间距进行实测。根据路线实际地形变化进行加桩，遇行车水泥道路、沟渠、河流时两交叉处必需加桩，遇新建建筑物处需加桩，遇土质变化及不良地质地段起、终点处需加桩。相邻两中桩之间的距离不能超过 30 m，公里桩必须测设（如 K1、K2 里程)。测量过程中发现测量范围地形图无标注的特殊地物，如高压铁塔、庙、新建房屋、古墓等重要地物时应采集数据并及时与项目负责人或分管测量负责人联系。
放样时，利用 GPS-RTK 技术在道路软件中调用中桩放样模块，可以通过纵向、横向偏距来判断放样桩是否在线位上，并且可以设置放样限差进行精确定位，点击"最近"按键就能自动识别中桩里程，当流动站接近桩点实际位置时，便会发出提示音，一旦就位，手簿显示屏上显示点位精度，在杆位打桩即可，然后采集中桩坐标，操作简便，比起传统方法要快很多。相邻测量组需与前后测量组中桩进行核对测量，有问题及时进行检查。
3.3.2 横断面测量
所有放样中桩都需对应进行横断面测量，在大中桥头、隧道进出口、挡土墙等重点工程地段进行5m 加密，横断面测量范围由路基宽度及地形情况确定，一般参照用地表并按照设计方要求加长的宽度来测设横断面 (横断面在路基段按用地宽度两侧各扩宽 10m 进行实测，若用地宽超 50m 的，按超宽20m 进行实测)，对于左右线中间横断面分别测量至对应右左线中线为止即可。
测量时，利用 GPS-RTK 技术在道路软件中调用横断面测量模块，直接输入需要横断面测量的里程桩号，可以通过纵向、横向偏距来判断采集点是否在横断面上，并且可以设置放样限差进行精确定位。对于需要跨沟越坎的断面，可以利用 2 个测量组分别采集左右侧横断面，从而提高作业效率。采集的横断面点密度应满足设计需求，地形变化关键点必须要采集。作业组测量前后都做好检校，同时安排作业组之间对彼此测量的路段进行随机互检，确保野外采集数据正确。
3.4 数据处理
每天测量的成果，及时将处理出来纬地格式数据提交，以便进行及时核对。直接利用测地通软件输出纬地格式成果对外业要求较高，在山区作业难度大、效率低；采用 CASS绘图软件和纬地数据转换插件将野外采集纵横断面测量数据转换为直接满足设计方使用的纬地格式纵横断面数据，极大降低了劳动强度和工作量，提高了生产效率。具体数据处理流程如下所示：
3.4.1 原始数据检查
检查断面测量数据的精度，所有数据在固定解状态下采集，均小于 GPS 手簿内精度控制（平面精度：0.015m，高程精度：0.020m）；中桩位置中误差、中桩位置和高程检测之差、横断面检测互差均满足公路勘测细则要求，说明 GPS-RTK 测量成果是精确可靠的；同时检查采集数据中是否有重复点、断面长度够不够等，检查确认无误后，再进行后续数据处理。
3.4.2 将野外采集纵横断面数据转换为纬地数据
（1） 将手簿中导出纵横断面采集数据保存为DAT 格式数据，在 CASS 绘图软件中，展高程点，将高速公路 CAD 线位图插入，绘制测量范围线，建立三角网，由纵断面线生成横断面线，并生成里程文件。生成部分断面线位图，如图 2 所示。
图 3 横断面图
利用 GPS-RTK 方法在山区高速公路纵横断面测量中能够发挥其操作简便、定位精度高、点位误差不积累等优点，降低测量强度，减少测量成本，提高测量效率。但也应注意到其自身所存在的局限性，对于处在茂密林区等卫星和无线电信号差的测区，纵横断面测量必要时采用 GPS 与传统方法组合方法进行测量，对于中午太阳运动对卫星影响造成流动站手簿界面突然卡顿这种小概率事件需重新进行点校正，以确保测量成果的精确性和可靠性。本文利用GPS-RTK 技术对山区高速公路进行纵横断面测量，采用 CASS 绘图软件和纬地数据转换插件将纵横断面测量数据转换为纬地数据，降低了外业和内业工作强度，提高了作业效率，结果表明 GPS-RTK 技术满足高速公路设计需求。本次试验研究的结论将为以后同类公路工程测量提供依据，从而将大大提高同类地区测图工作效率。
参考文献
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论文作者:伍志东
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/29
标签：测量论文; 断面论文; 横断面论文; 作业论文; 数据论文; 高速公路论文; 道路论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;