摘要：GPS技術(shù)在公路勘測中應(yīng)用具有巨大的優(yōu)越性,本文主要探討了GPS公路勘測一體化技術(shù)問題，通過該技術(shù)可以使得擴(kuò)大RTK技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，也優(yōu)化公路勘測的作業(yè)環(huán)節(jié)，提出的公路勘測“靜態(tài)+動(dòng)態(tài)”的一體化作業(yè)方式有利于高速公路勘測技術(shù)發(fā)展。
　　關(guān)鍵詞：高速公路勘測，GPS測量，RTK技術(shù)
　　1引言
　　實(shí)現(xiàn)測量方式的自動(dòng)化、一體化、一直是測繪工作者追求的目標(biāo)。全站儀的問世和其功能的不斷完善，已使測量朝著自動(dòng)化、一體化方向邁進(jìn)了一大步，但全站儀的弱點(diǎn)在于它要求測站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)間彼此通視，并且測程也有一定的限制，在很多情況下，因?yàn)橥ㄒ暤脑�因不得不采用十分�?fù)雜的觀測方案，通過構(gòu)成某種圖形來間接地確定它們的相對(duì)位置，這種作業(yè)方式不但耗費(fèi)大量人力、物力和時(shí)間，還由于觀測誤差的積累大大降低了觀測成果質(zhì)量。全站儀自身存在的弱點(diǎn)，正好是GPS定位技術(shù)的長處[1]。GPS測量不分測站點(diǎn)與照準(zhǔn)點(diǎn)，不需要各測站之間的通視，只要求各點(diǎn)能同步跟蹤GPS衛(wèi)星信號(hào)就可確定各點(diǎn)之間的相對(duì)位置。GPSRTK系統(tǒng)的問世，使得作業(yè)員可以現(xiàn)場獲取測點(diǎn)厘米級(jí)精度的三維坐標(biāo)，這就為測量方式一體化的實(shí)現(xiàn)提供了可能。
　　2公路勘測一體化的構(gòu)想
　　隨著公路設(shè)計(jì)行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展，公路設(shè)計(jì)已實(shí)現(xiàn)CAD化，有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持；建立勘測、設(shè)計(jì)、施工、后期管理一體化是現(xiàn)代公路勘測設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)，也是目前影響公路設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。顯然要實(shí)現(xiàn)這一總體目標(biāo)，關(guān)鍵還在于要首先實(shí)現(xiàn)公路勘測的一體化。
　　傳統(tǒng)的公路勘測設(shè)計(jì)需要經(jīng)過以下一系列施工作業(yè)步驟：(1)利用航片或公路沿線的舊地形圖進(jìn)行踏勘，選出公路走向的初步方案，并尋找沿線兩側(cè)幾公里范圍內(nèi)已有的國家控制點(diǎn)；(2)用全站儀進(jìn)行沿線帶狀控制和加密圖根測量；(3)根據(jù)初步方案確定的線路，用全站儀按一定寬度進(jìn)行帶狀地形圖測量；(4)利用地形圖進(jìn)行選線設(shè)計(jì)；(5)借助于各級(jí)控制點(diǎn)進(jìn)行中線、邊線放樣，然后計(jì)算各個(gè)樁位的填挖工作量；(6)線路土石方、橋涵工程施工測量；路面鋪裝施工測量；里程樁標(biāo)定和公路竣工驗(yàn)收測量。
　　由以上作業(yè)步驟可知，測量工作在公路勘測設(shè)計(jì)的各個(gè)階段都不可缺少，而且同一測站要重復(fù)工作五六次，甚至十來次。野外施工周期較長，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)成本居高不下。近十多年來，由于GPS定位技術(shù)在公路勘測系統(tǒng)中的普及，測量作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度有所減輕，但是整個(gè)野外作業(yè)步驟并沒有太大的觸動(dòng)，因而作業(yè)周期仍無顯著的縮短。具體地說，只是將上述帶狀控制和加密圖根測量用GPS靜態(tài)控制網(wǎng)所取代而已，額外增加了一項(xiàng)坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換與高程擬合工作。市場上推出RTK技術(shù)后，公路勘測部門迅速推廣應(yīng)用于中線、邊線放樣，免除了各個(gè)樁位的填挖工作量計(jì)算工作，對(duì)生產(chǎn)效率的提高有比較明顯的作用，但是對(duì)公路勘測設(shè)計(jì)作業(yè)的流程仍無根本性的變革。
　　進(jìn)入新世紀(jì)以來，GPSRTK技術(shù)逐漸趨于成熟，它所具有的商精度、快速度和強(qiáng)可靠性為公路勘測一體化的實(shí)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的保障[2,3]。公路勘測一體化的構(gòu)想主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，擴(kuò)大實(shí)時(shí)GPS測量技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。也即讓RTK系統(tǒng)承擔(dān)公路勘測作業(yè)的絕大部分項(xiàng)目，如低等級(jí)控制點(diǎn)加密、帶狀地形圖測繪、各種施工測量放樣、縱橫斷面測量、線路土石方、以及竣工驗(yàn)收測量等。其二，簡化公路勘測的作業(yè)環(huán)節(jié)。也就是充分發(fā)揮GPSRTK技術(shù)優(yōu)勢，在測量實(shí)施中精心安排，將公路勘測工作分為“靜態(tài)+動(dòng)態(tài)”兩個(gè)環(huán)節(jié)或者分為“定位+放樣”兩個(gè)環(huán)節(jié)，每一環(huán)節(jié)均只通過一次外業(yè)測量過程予以全部完成。
　　3公路勘測一體化的實(shí)現(xiàn)
　　3.1擴(kuò)大RTK技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域
　　RTK技術(shù)在公路勘測方面主要用于低等級(jí)控制點(diǎn)的加密、數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣、縱橫斷面測量等方面。由于其定位精度可達(dá)厘米級(jí)，因此能夠用于線路控制網(wǎng)的加密。RTK測量包含有三維信息，可用于數(shù)字地面模型的數(shù)據(jù)采集、中線放樣以及縱橫斷面測量。在中線平面位置放樣的同時(shí)，可獲得縱斷面。
　�。�1）大比例尺帶狀地形圖測繪。高等級(jí)公路選線多是在大比例尺帶狀地形圖上進(jìn)行，采用傳統(tǒng)方法測圖，先要布設(shè)大量的圖根加密控制點(diǎn)，然后在圖根控制點(diǎn)上安置儀器用圖解法測繪地形圖。這種方法工作量大速度慢，花費(fèi)時(shí)間長。采用RTK技術(shù)進(jìn)行地形圖測繪，不需要點(diǎn)間通視，減少測量層次。
　�。�2）公路選線與中線放樣。在公路設(shè)計(jì)與施工中，公路選線和定線測量是一項(xiàng)十分重要的工作，既要滿足勘測設(shè)計(jì)規(guī)范要求的精度，又要本著盡量少占用農(nóng)田和少拆遷房屋并盡量利用舊路路基這樣一個(gè)原則。公路選線一般采用圖紙上定線和現(xiàn)場勘察選線兩種方式。為了快速而準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)好道路中線，我們可以利用GPSRTK技術(shù)，選擇公路GPS網(wǎng)中某一個(gè)控制點(diǎn)作為基準(zhǔn)站，用車載GPSRTK接收機(jī)作為流動(dòng)站，沿原路中線按一定間隔采集數(shù)據(jù)，遇到重要地物，準(zhǔn)確定位，最后將數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)，利用AutoCAD軟件可以方便在計(jì)算機(jī)上選線。
　�。�3）道路的縱、橫斷面放樣。級(jí)斷面放樣時(shí)，先把需要放樣的數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中f如：各交坡點(diǎn)樁號(hào)、直線正負(fù)坡度值、豎曲線半徑)，生成一個(gè)施工測設(shè)放樣點(diǎn)文件，并儲(chǔ)存起來，隨時(shí)可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)。橫斷面放樣時(shí)，先確定出橫斷面形式(填、挖、半填半挖)，然后把橫斷面設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入到電子手簿中(如邊坡坡度、路肩寬度、路幅寬度、超高、加寬、設(shè)計(jì)高)，生成一個(gè)施工測發(fā)放樣點(diǎn)文件，儲(chǔ)存起來，并隨時(shí)可以到現(xiàn)場放樣測設(shè)。
　　3.2優(yōu)化公路勘測的作業(yè)環(huán)節(jié)
　　雖然公路勘測工作環(huán)節(jié)眾多，十分繁雜．但有了GPSRTK技術(shù)后，可以按照“靜態(tài)+動(dòng)態(tài)”作業(yè)方式，甚至可以按照“定位+放樣”作業(yè)方式，以簡化作業(yè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)一體化勘測目標(biāo)。
　　(1)實(shí)施“靜態(tài)+動(dòng)態(tài)”的一體化作業(yè)方式
　　該作業(yè)方式是將公路勘測工作分為靜態(tài)作業(yè)和動(dòng)態(tài)作業(yè)兩大環(huán)節(jié)。靜態(tài)作業(yè)是利用GPS技術(shù)建立全線基礎(chǔ)控制網(wǎng)，提供高精度的框架．并為動(dòng)態(tài)作業(yè)提供轉(zhuǎn)換參數(shù)；動(dòng)態(tài)作業(yè)就是利用RTK技術(shù)，分段測量放樣。要求流動(dòng)站分工明確，如有的負(fù)責(zé)測圖，有的負(fù)責(zé)放樣。其實(shí)質(zhì)在于擴(kuò)大RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍．其關(guān)鍵在于實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)的數(shù)量。數(shù)量越多，勘測效率越高。
　　(2)實(shí)施“定位十放樣”的一體化作業(yè)方式
　　該作業(yè)方式是將公路勘測工作分為定位作業(yè)和放樣作業(yè)兩大環(huán)節(jié)。定位作業(yè)是利用GPSRTK技術(shù)，在WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)下，流動(dòng)站分工進(jìn)行靜態(tài)測量(包括已知點(diǎn)聯(lián)測)和實(shí)時(shí)定位(如碎部點(diǎn)測定)。如此分段推進(jìn)，完成全線外業(yè)數(shù)據(jù)采集，再通過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，輸出測區(qū)的所有待定點(diǎn)的成果表，并輸出相應(yīng)的數(shù)字化地形圖。放樣作業(yè)仍然是利用GPSRTK技術(shù)，此時(shí)是在國家坐標(biāo)系統(tǒng)下，根據(jù)定位作業(yè)提供的轉(zhuǎn)換參數(shù)和公路線形點(diǎn)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)，調(diào)用RTK系統(tǒng)的放樣功能，完成所有放樣工作。該作業(yè)方式的效率同樣在于實(shí)時(shí)GPS系統(tǒng)的數(shù)量。
　　4結(jié)語
　　本文提出的公路勘測“靜態(tài)+動(dòng)態(tài)”的一體化作業(yè)方式，在國道改造中已進(jìn)行了部分試驗(yàn)，完全符合測量規(guī)范要求，且具有比全站儀更好的優(yōu)越性，隨著RTK系統(tǒng)價(jià)格的降低及其功能的不斷完善，兩種作業(yè)方式都會(huì)在公路勘測中發(fā)揮更大的作用。毫無疑問，按新的生產(chǎn)工藝流程將大大縮短道路勘測設(shè)計(jì)與施工的周期，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并成倍地降低生產(chǎn)成本，在現(xiàn)代公路勘測實(shí)踐中值得進(jìn)一步的研究和推廣。
　　參考文獻(xiàn)：
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