山区公路GPS测量技术原理论文

山区公路GPS测量及技术原理刍议[摘要]：山区公路测量存在高差大、地形复杂多变、通视条件不好、雨雾天气多等条件，在山区公路施测中，传统的水准测量、三角高程测量方法操作不便而且无法保证精度。而gps-rtk测量技术能够实时提供任意测点的三维坐标；作业区域内站点之间无需通视；且不受天气条件的影响，可全天候作业；点位的精度可实时显示；每次放样过程一致，测放的点位精度大致相同，不存在累积误差，可保证测量精度的均匀性。可充分满足山区公路测量的基本要求。

[关键词]：山区公路gps测量技术原理

中图分类号：s773.3

文献标识码：s

文章编号：1009-914x（2013）01- 0267-01

1、gps-rtk测量技术的基本原理

rtk系统由基准站和流动站组成。基准站通过数据链实时将采集的载波相位观测量及测站坐标改正信息一同发送给流动站，基准站在接收gps信号并进行载波相位测量的同时，通过数据链将其观测值、卫星跟踪状态和测站坐标信息一起传送给移动站；移动站通过数据链接收来自基准站的数据，然后利用gps控制器内置的随机实时数据处理软件与本机采集的gps观测数据组成差分观测值进行实时处理，实时给出待测点的坐标、高程及实测精度，并将实测精度与预设精度指标进行比较，一旦实测精度符合要求，手薄将提示测

量人员纪录该点的三维坐标及其精度。

2 、测量流程

2.1 布设测区控制网

从待测路线几个已知点开始沿路线按照异步闭合网形式布设gps控制网，在平缓山区控制点的最优间距一般为2～3km，而在高差起伏较大的山区，由于gps卫星信号被阻挡机会较多，信号强度低，因此控制点的间距根据实际需要应尽量控制在2km以内。

2.2 确定各控制点位

布设完毕后，静态观测得到各控制点在wgs84下的点位坐标及大地高。

2.3 rtk质量控制

选取点位环境较理想的控制点作为基准站，就近联测其他控制点进行rtk质量控制。

2.4 坐标系转换

向控制器中输入控制点的wgs84和地方坐标系成果，通过随机软件poweradj3.0基线解算和网平差计算求得wgs84坐标系─地方坐标系的转换参数及高程拟合参数。

2.5 测定道路中线桩的实际点位

事先将道路中线桩的设计坐标传输到rtk手簿的坐标库中，由于已经完成坐标系转换和高程拟合，所以接下来就可以进行中线桩的实地放样，并在实际位置埋桩标记。

2.6 将所采集的坐标数据文件进行整理并输出。将所采集的点

位坐标和设计坐标进行对比，从而可以避免点位放样错误的人为误差，所采集的中线桩高程可以用于后期的道路纵横断面测量。

3、公路测量的常规作业方法及其缺点

公路的纵横断面设计需要进行中桩放样和纵横断面测量。作业步骤如下：

3．1根据设计的线路坐标进行中桩放样。传统的中桩放样是采用全站仪（测距仪配合经纬仪）进行放样。随着gps-rtk的应用越来越广泛，某些单位已经使用gps-rtk进行中桩放样。

3．2用水准仪进行抄平工作，测线路纵断面。中桩放样完成以后，用水准仪测出中桩的水准高程。在线路附近埋设有高等级控制点，这些高等级控制点高程已知且精度能满足规范要求。利用这些高等级控制点获取中桩的高程，用来进行线路纵断面的设计。

3．3用经纬仪结合水准尺测线路横断面。横断面的设计需要了解线路两侧的地形起伏状况，即两侧的地面高程。测量使用的是经纬仪结合水准尺的方法。操作过程一般为：在钉有木桩的点上安置经纬仪，量出仪器高，镜头指向线路方向，拨转90°，在此方向上地形变化的地方立水准尺，记录和读数；倒转180°，进行同样操作，就可计算出两侧特殊点的高程，用来进行横断面的设计。

随着gps-rtk平面定位的精度被人们认可，大多数的工程测量单位都采用gps-rtk放样替代全站仪放样，因此放样速度得到了较大的提高。但是如果抄平组和横断面组速度跟不上，会导致3个流程脱节，不利于统一指挥和调度。而且如果后两组落后太多，放样

的中桩有可能被人毁掉，不利于整个工作的顺利完成。为了解决这些问题，可以利用gps-rtk的高程数据来代替水准测量数据，从而完成整个水准测量工作。

4 、gps-rtk在公路测量中的应用分析

通过实验，gps-rtk的高程精度完全可以满足公路中桩放样和纵横断面测量的要求，在此介绍利用gps-rtk全面承担测量任务的作业过程：

4.1在已知点上安置基准点由于已知控制点的坐标不一定是wgs-84坐标，因此需进行坐标转换。坐标转换的一般步骤是先选定椭球，设定转换参数和投影参数，然后输入控制点坐标进行转换；也可以先不输入参数，而是在测区附近找到3个已知控制点输入已知的当地坐标，测出wgs-84坐标进行强制转换。这样就可以将wgs-84坐标系转换成当地坐标系。为了保证转换的正确性，可以到第四个已知点上进行检核。检核正确后即可进行中桩放样。

4.2测量时可以使用1+3的形式，即1个基准站、3个流动站。其中1个流动站用于放样中桩，并进行定测，另两个流动站置于两边测横断面的坐标和高程。

5、几点结论

目前对gps-rtk技术的应用大多处在平面定位方面，而在高程测量方面的运用还不够普及，高程测量主要还是采用水准测量的方法。基于此，文章提出了一种在高程精度要求较低（四等及等外）的情况下，使用gps-rtk高程来取代水准测量高程的新方法。

1）gps-rtk技术的应用是对山区公路测量的根本性变革和发展。实践证明，rtk技术运用于山区公路可显著提高工作效率、缩短工期、降低成本，同时具有精度高、方便快捷等优点，它为山区复杂地形条件下公路工程测量开辟了一条有效的技术途径。

2）gps-rtk测量技术在山区公路测量中要严格按照相应的测量流程，合理布置控制点位，同时要不断进行质量校核以充分保证测量的准确性。

3）gps-rtk测量技术在山区公路测量时须对其精度予以充分关注。

gps-rtk测量精度易受到卫星数目及分布、控制点点位分布的均匀程度、信号受遮挡等影响，导致精度超出仪器误差标称值的范围，无法实现正常测量。在测量过程中，应选择在pdop<5、可用卫星为5颗以上的情况下进行观测，同时应保证测量点位距基准站距离在6km范围以内，可以满足1：500及更小比例尺的地形测量精度的要求。另外，尽量避免在树木茂密处采用gps-rtk测量，在通讯信号发射塔及高压线附近500m以内，也不应采用gps-rtk技术。对测量点位与基准站的高差在50m以内时，高差的变化对rtk测量精度影响不大，可不予以考虑。

参考文献：

[1]??李仕东.gps-rtk技术在高等级公路横断面测量中运用[j].

[2]王刊生，李林.gps-rtk技术在公路放线中应用[j].