侯宝林
中交第四公路工程局有限公司吉尔吉斯斯坦南北路;2标项目经理部 北京 100000
摘要：公路工程施工质量直接影响着人们的日常出行和生活质量，公路放样又是公路建设中的关键环节。随着时代的发展，放样测量由传统的测绘模式进入数字测绘模式，在信息化的大背景下，GPS接收机性能和数据处理技术逐步的完善，GPS应用领域也不断拓宽，实时GPS-RTK测量在公路工程中得到更广泛的应用。本文根据笔者现场实践工作，就RTK技术在公路工程中的应用及公路放样方法做浅要分析。
关键词: RTK技术；公路放样；公路工程
1 RTK技术
GPS是目前世界上最先进、最完善的卫星导航与定位系统，它不仅具有全球性、全天候、实时精密三维导航与定位能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。而RTK是GPS应用的重大里程碑，它采用载波相位动态实时差分（Real-Time kinematic)方法，能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量数据。它的出现为工程放样、地形测图及各种控制测量带来了极大方便，大大提高了外业作业效率。
1.1、运作机理
实时定位（RTK）系统由基准站和移动站组成，其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点，安置一台接收机作为参考站，对卫星进行连续观测，移动站上的接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电传输设备接收基准站上的观测数据，随即计算机根据相对定位的原理实时计算显示出移动站的三维坐标。值得注意的是，由于现场条件的限制，基准站不一定要架设在已知控制点上。在实际工作中一般把基准站架设在随意的未知点，采集好两个或两个以上控制点坐标后，进行参数计算，输入已知坐标，通过“四参数+高程拟合”、点校验等不同方法来转换参数。
1.1.1、内置电台与外部数据链
作为用于基准站和移动站之间的通讯模式，实际工作中主要用“内置电台”和外部数据链。当作业要求信号辐射范围广、信号强度高时，基准站使用“外部数据链”模式；相反，当作业范围离基准站不是很远，为了架设仪器方便快捷，基准站则采用“内置电台”模式。基准站使用内置电台功能时，只需设置数据链为内置电台，设置频道与功率等时移动台和基准站的频道必须一致。
1.2、基本操作步骤
① 架设仪器：调整三脚架使圆水准泡居中，用脚螺旋精平，使水平水准管气泡居中，再安装接收机及移动台。
② 基准站设置：主要设定基准站的工作参数，包括基准站坐标、基准站数据链等。其方法为：首先打开手簿，新建好工作项目后开始连接基准站，然后设置数据链模式，再进行平滑（如果基准站架设在已知点上，且知道转换参数，则可不点击平滑），保存平滑结果后断开基准站连接，再连接移动站进行移动站设置。
③ 移动站设置：在连接好移动台后，主要设置移动站工作参数，与基准站设置类似，只是输入的信息不同。
④ 参数计算：在以上三个步骤完成后，开始采集已知点，用于计算坐标之间的平面、高程平移参数。通常采用“四参数+高程拟合”和“点校验”等方法。
1.3、RTK技术与常规测量方法相比，具有以下优点：
① GPS点之间不要求相互通视， 点位选择灵活，可以自由布设。
② 定位精度高。采用载波相位进行相对定位，精度可达1ppm。
③ 观测速度快。
④ 功能齐全，可同时测定测点的平面位置和高程。采用实时动态测量还可进行施工放样。
⑤ 操作简便，GPS测量自动化程度极高，作业人员在观测中只需要安置和开启、关闭仪器，其他如捕获、跟踪观察卫星和记录观测数据等一系列工作由仪器自动完成。
⑥、全天候、全球性作业，一般不受天气状况的影响。
1、RTK在道路放样中的应用
RTK具有观测时间短、精度高、无需通视等优点，给道路放样带来极大方便，其在道路放样作业中基本流程为：中线放样测量、横断面采集、开口线放样、坡脚线放样等。
2.1、中线放样测量
由于线路设计大都是甲方在大比例尺带状地形图或者现场定线完成，施工方进场后无法得知精确的线路走向，所以，施工方在施工作业前首先要放样出线路中线，根据线路具体走向研究可行性施工方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如果经过技术论证无法在某段线路内进行安全施工，则需要向甲方提出设计变更。
在施工前进行中线放样，遇到无法安全施工的段落时及时提出设计变更要求，无法施工的情况必须避免、尽可能的减少施工难度大的情况。在结构层抄平前，同样需要先放样出中线，然后再使用水准仪，全站仪等仪器进行结构层标高控制。所以中线放样工作就尤为重要。
在中线放样时，先根据当天作业的工作段，选择合适的位置架设基准站，仪器基本参数都设置好后进入道路放样界面，操作人员根据甲方提供的曲线要素导入对应的数据，再根据手簿里显示的桩号及偏距等信息即可找到中桩位置。
2.2、横断面采集
根据线路走势，采集垂直于线路中线的原地面线，一般每隔20米采集一个断面，地形复杂地段适当加密点。作业前，先架设并设置好仪器参数后，进入“道路”界面，选择“横断面采集”，然后根据现场地形选择不同的采集顺序：在地形平坦地段，一个断面一个断面的进行采集，从中桩一侧开始，再到中桩再到另一测，形成一个S形走势，直到完成工作；在坡度较陡地段，作业人员行走路线近乎于在同一个等高线上，可先采集一侧的所有点，然后返回到中桩处的点再到另一侧的点；在地形陡峻地段，作业人员不方便采集时，使用GPS-RTK配合全站仪作业，使用RTK移动台的作业人员找到合适的线路爬到线路外较高的一侧，找到对应桩号后，指挥其他手持棱镜的作业人员站成垂直于线路的一条直线，然后全站仪操作员对准棱镜进行采集即完成一个断面的采集，如果地形非常陡峻，作业人员无法上去，则采用全站仪免棱镜采集。
值得注意的是，在使用RTK横断面采集功能时，采集完一个桩号后，务必要点击“→”进行桩号切换。
2.3、开口线放样
开口线指路堑开挖的边线，也就是开挖好后的坡顶。对于公路线路来说，开挖线放得是否准确是决定整条线路美观的重要因素之一，在公路工程中开挖路基前需要定出开口线，从开口线处开挖并按照开挖坡率放坡，这样到路基设计标高时，就能确保路基宽度满足设计要求。
2.3.1实践操作
线路中线到开口线的距离：（原地面高程—坡脚高程）×坡比+1/2的路基宽度。
在现场放样测量中，架设好仪器、完成参数换算后进入道路放样界面，导入放样路段的曲线要素。作业人员拿着RTK移动台，如图2.1，找到图纸上对应的开口线处（左20.835m），理论上该处就是坡顶，但由于图纸上的地面线可能与现场实际地形不完全相符，所以要进行计算得出实际的开口线位置：用20.835m处的实测高程—坡脚高程，再乘以坡比然后加上路中线到坡脚的距离，得出一个新的距离，如果该距离处的高程与计算前实测的高程相差很大，则还需用上一步算出的距离处的高程重复同样的计算过程，直到高程相差很小时该位置即为对应桩号的开口线处。
开口线距中桩=（20.835m处实际高程-1538.363）×0.75+13.164（米）
当挖方段有碎落台时，坡脚位置的高程和距离改为碎落台位置的高程和碎落台距中桩的距离即可。
2.4、坡脚线放样
坡脚线分挖方坡脚线和填方坡脚线，路基底与挖方坡面的交线为挖方坡脚线；而路堤边坡与原地面线的交线即为填方坡脚。
2.4.1挖方坡脚线放样
挖方坡脚线的放样与开口线放样原理一致，不同的是挖方断面开口线只放样一次即可，而坡脚线则需要放样多次，特别是挖方较大的路堑段，挖掘机每次只能下挖3-5米，每下一层就需要放一次坡脚线。按照所放样的坡脚及时刷坡，严格按照坡比刷坡不至于出现挖反坡或者坡度不够等现象。放样时，找到对应桩号后，该桩号的坡脚距离中桩=（挖好后的新高程-1538.363）×0.75+13.164(米）。
2.4.2填方坡脚
填方坡脚放样时，在图纸上对应的坡脚位置采集高程点，用路肩顶的高程—该位置的高程，再乘以坡比，加上中桩到路肩的距离。反复计算上述过程，直到最后两步计算的高程相差很小为止。坡脚距中桩距离=（1539.741-实际地面高程）×1.5+6（米）
结束语:GPS-RTK技术在公路测量中的诸多优点，保证了公路放线的精度和工作效率，随着RTK技术的提高，软件逐步的完善，这项技术在公路工程中有着更广泛的应用。恳请各位前辈们针对本文提出批评和宝贵意见，我将不胜感激。
参考文献
[1]公路施工测量手册[M]、聂让，付涛、北京人民交通出版社、2008。
[2]工程测量学[M]、张正禄、武汉大学出版社、2005。
[3]中海达HI-RTK系统使用说明书。
论文作者:侯宝林
论文发表刊物:《防护工程》2018年第10期
论文发表时间:2018/9/20
标签：高程论文; 作业论文; 基准论文; 挖方论文; 中线论文; 数据链论文; 线路论文; 《防护工程》2018年第10期论文;