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摘要：本文结合青银高速公路潍坊东互通立交收费广场改建工程实践，通过比较原设计思路与利用GPS－RTK技术后所取得的显著成效，阐述了GPS-RTK技术的基本原理，提出了如何利用GPS－RTK技术来进行数据采集测量，从而更加准确地为项目改建工程服务。
关键词：GRS-RTK技术互通立交改建公路测量
中图分类号：U412文献标识码： A
GPS是近年来开发的高新技术之一，GPS系统已广泛应用于测量领域的各个方面，尤其是RTK（实时动态定位）技术，在公路测量中蕴涵着巨大的潜力。然而受一些传统观念的束缚，设计者往往对利用GPS-RTK来测量缺乏足够重视。近年来公路工程改建项目增多，如何更加准确地把现有的成品工程在反映到图纸上，例如拟合现有互通线位及合理恢复其平纵横等实际数据，不同的设计工作者往往采用不同的设计思路。本文就GPS-RTK技术在互通立交改建工程实践中直接测定有点点位坐标的应用作一粗浅的探讨。
1 测区概况
青银高速公路潍坊东互通立交为半苜蓿叶形互通立交，匝道（收费站）布置在东南和西北两个象限，拟将现有收费广场均扩宽为3进5出的八车道断面。结合场区现状，本次收费站改建向外侧加宽收费车道，同时变更平交口至收费广场之间的双向匝道为单向匝道，外侧新增匝道与原有匝道之间设绿化带。该立交区地形平坦，但车流量较大、重载交通较多，加宽部分树林茂密，通视效果较差，给测量工作增加了一定难度。
2 老设计方法.
直接从测图单位所提供的地形图上拟合线位，设计者往往局限于测图者所测图纸的准确度，直接参照利用老设计资料的设计线位，在所测地形图上拟合。用此方法拟合出来的线位，往往因设计者经验的不同而差异较大，而测图者在绘地形图时也很难完全与实际吻合，设计者用这种方法所拟合出来的线位难免会存在较大的误差，这就会给下一步指导施工带来不必要的麻烦。尽管有些设计者采用现场所测的结构物、现场控制点等进一步复核、调准，但是这种方法所存在的弊端、误差还是不容忽视的。
3 GPS-RTK工作原理
GPS-RTK定位技术，就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它能够实时的提供测站点指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值（伪距和载波相位观测值）和测站坐标信息（如基准站坐标和天线高度）一起传送给流动站，流动站在完成初始化后，一方面通过数据连接接收来自基准站的数据，另外自身也采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。
4GPS-RTK在本项目测量中的具体实施方法
本项目在潍坊东互通的南北两个收费广场的不同加宽方案，所需测点非常多，受大交通流及树木、边沟及其它建筑物制约，测量难度较大。本项目使用GPS-RTK测量的基本流程为：
4.1设置基准站
基准站是RTK 测量的参考站,可以设在已知控制点或未知点上,其功能是连续观测GPS 卫星, 并将观测数据通过发射电台即时发送给流动站,流动站可随时与其同步,实时解算出测点坐标。本项目以测图单位提供的地形图为基础，应测图单位提供的控制点（选取合适点作为基准站WGS—84 坐标点），架设GPS。控制点应选取合理的、未经破坏的加以使用。
1) 架设基准站接收机与电台。
2) 设置基准站接收机参数。
①基准站点号。②输入WGS—84 纬度、经度值、椭球高。③输入天线高。
3) 查看收星状况。
4) 查看星图。
5) 将参数与坐标传送给基准站接收机。
用在电子手簿上设定的接收机参数与基准站已知的WGS—84 坐标去设定基准站接收机。最后查看一下基准站接收机的状态信息。
6) 基准站设置完毕,此时应检测一下基准站电台,看系统功能是否正常。
4.2 设置流动站
流动站接收机用于完成测点或放样的实际工作,它随时可与基准站同步观测GPS 卫星,又能通过电台即时获得基准站同步观测数据,在电子手簿上及时解算出经坐标转换后测点的实用(地方)坐标。
1) 设置流动站接收机参数。
2) 将基准站点位坐标遥控传输给流动站接收机。
3) 将电子手簿的设定参数传输给流动站接收机。
4) 查看接收机的状态显示。
4.3求解地方坐标转换参数
求解地方平面坐标转换参数的工作是计算地方坐标系与WGS-84系之间平移、旋转、缩放的相关数据。此时,至少需提供“同时具有地方坐标与基准站点的WGS-84系下的坐标”两套数据的2个平面控制点。
高程转换至少需提供“同时具有地方高程系海拔高程与基准站点的WGS-84 系下的大地高程”两套数据的三个高程控制点作平面拟合求解高程转换参数。
4.4采数测量
RTK 采数测量是直接测定空间(地面、空中) 已有点点位坐标的工作。在基准站、流动站和转换参数均设置好后，即可进行根据项目实际需要直接测定场区内特征点的三维坐标。本项目具体采数测量实施方法为：
1）沿现状路线走向，按一定距离（一般控制在25米左右，地形变化等特征点需适当加密）分布测点，以定其线位。在匝道路段，沿其中线以约25m间距测其三维坐标。在匝道曲线路段，适当增加测点密度。为了提高内业恢复线位的准确度，对于道路标线为双黄线路段，沿一条固定黄线边缘测点为宜；对于中央分隔带新泽西护栏路段，紧贴护栏底部边缘，同时，应准确记录所测点距路中心线的距离。对于路线上的特征点（水泥与沥青路面的分界线、收费岛端头、分岔处护栏端头等），需逐一测量定位。平交口附近的被交路，應视安全情况沿护栏测量，也以25m布设一测点为宜。
2）本项目加宽外侧车道和重新渠化平交口，应用GPS对其路面边缘点进行详细定位测量。曲线段和宽度渐变段应加密测点数量，以准确描绘出其路面外边缘线，增加设计的准确性。在水泥混凝土广场区域，外侧施工缝、收费站岛头，都应做详细测量。同时，对于超高路段，应沿着断面方向测点以反算路面横坡。
5误差分析及注意问题
1) 转换参数误差：转换参数对成果的影响非常明显,如果转换参数计算错误或误差较大,观测数据无论多么精确,结果都是错误的。因此,计算转换参数所选择的点要均匀分布于测区四周,并且要多选择几组进行计算分析,避免出现粗差和错误。
2) 基准站设置的位置：基准站设置不在测区中央,周围有干扰卫星信号和无线电波发射的物体存在等,这些将直接影响观测成果的精度。所有观测点的成果都和基准站所接收到的信息有关。
3) 操作误差：操作误差主要是作业人员操作接收机时对中、整平等引起的误差。减少操作误差主要是提高作业人员业务水平,进行重复观测等,来降低操作误差对最后成果的影响。
4) 卫星信号和卫星分布:卫星信号和卫星分布有时也会对测量精度构成影响。当卫星分布不均匀时,即使有足够多的卫星,其观测精度也不是很高。
结论
在互通立交改建工程项目中，合理充分利用GPS-RTK技术来恢复（模拟）其线位，恢复改造路段的纵断、横坡、超高等数据，可以较大程度的提高测量精度，，节省测量工程量，增加工作效率，其准确的定位，可以减少单纯利用地形图模拟所带来的误差，从而比较准确的指导设计和后续施工。
参 考 文 献
［1］ 朱爱民 《GPS在高等级公路勘测应用中的几个问题》，公路交通科技，2002.6．
［2］刘培文 《公路施工测量技术》，人民交通出版社，2001
［3］http://earth.google.com
关键词：GRS-RTK技术互通立交改建公路测量
中图分类号：U412文献标识码： A
GPS是近年来开发的高新技术之一，GPS系统已广泛应用于测量领域的各个方面，尤其是RTK（实时动态定位）技术，在公路测量中蕴涵着巨大的潜力。然而受一些传统观念的束缚，设计者往往对利用GPS-RTK来测量缺乏足够重视。近年来公路工程改建项目增多，如何更加准确地把现有的成品工程在反映到图纸上，例如拟合现有互通线位及合理恢复其平纵横等实际数据，不同的设计工作者往往采用不同的设计思路。本文就GPS-RTK技术在互通立交改建工程实践中直接测定有点点位坐标的应用作一粗浅的探讨。
1 测区概况
青银高速公路潍坊东互通立交为半苜蓿叶形互通立交，匝道（收费站）布置在东南和西北两个象限，拟将现有收费广场均扩宽为3进5出的八车道断面。结合场区现状，本次收费站改建向外侧加宽收费车道，同时变更平交口至收费广场之间的双向匝道为单向匝道，外侧新增匝道与原有匝道之间设绿化带。该立交区地形平坦，但车流量较大、重载交通较多，加宽部分树林茂密，通视效果较差，给测量工作增加了一定难度。
2 老设计方法.
直接从测图单位所提供的地形图上拟合线位，设计者往往局限于测图者所测图纸的准确度，直接参照利用老设计资料的设计线位，在所测地形图上拟合。用此方法拟合出来的线位，往往因设计者经验的不同而差异较大，而测图者在绘地形图时也很难完全与实际吻合，设计者用这种方法所拟合出来的线位难免会存在较大的误差，这就会给下一步指导施工带来不必要的麻烦。尽管有些设计者采用现场所测的结构物、现场控制点等进一步复核、调准，但是这种方法所存在的弊端、误差还是不容忽视的。
3 GPS-RTK工作原理
GPS-RTK定位技术，就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。它能够实时的提供测站点指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值（伪距和载波相位观测值）和测站坐标信息（如基准站坐标和天线高度）一起传送给流动站，流动站在完成初始化后，一方面通过数据连接接收来自基准站的数据，另外自身也采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，再经过坐标转换和投影改正，即可给出实用的厘米级定位结果。
4GPS-RTK在本项目测量中的具体实施方法
本项目在潍坊东互通的南北两个收费广场的不同加宽方案，所需测点非常多，受大交通流及树木、边沟及其它建筑物制约，测量难度较大。本项目使用GPS-RTK测量的基本流程为：
4.1设置基准站
基准站是RTK 测量的参考站,可以设在已知控制点或未知点上,其功能是连续观测GPS 卫星, 并将观测数据通过发射电台即时发送给流动站,流动站可随时与其同步,实时解算出测点坐标。本项目以测图单位提供的地形图为基础，应测图单位提供的控制点（选取合适点作为基准站WGS—84 坐标点），架设GPS。控制点应选取合理的、未经破坏的加以使用。
1) 架设基准站接收机与电台。
2) 设置基准站接收机参数。
①基准站点号。②输入WGS—84 纬度、经度值、椭球高。③输入天线高。
3) 查看收星状况。
4) 查看星图。
5) 将参数与坐标传送给基准站接收机。
用在电子手簿上设定的接收机参数与基准站已知的WGS—84 坐标去设定基准站接收机。最后查看一下基准站接收机的状态信息。
6) 基准站设置完毕,此时应检测一下基准站电台,看系统功能是否正常。
4.2 设置流动站
流动站接收机用于完成测点或放样的实际工作,它随时可与基准站同步观测GPS 卫星,又能通过电台即时获得基准站同步观测数据,在电子手簿上及时解算出经坐标转换后测点的实用(地方)坐标。
1) 设置流动站接收机参数。
2) 将基准站点位坐标遥控传输给流动站接收机。
3) 将电子手簿的设定参数传输给流动站接收机。
4) 查看接收机的状态显示。
4.3求解地方坐标转换参数
求解地方平面坐标转换参数的工作是计算地方坐标系与WGS-84系之间平移、旋转、缩放的相关数据。此时,至少需提供“同时具有地方坐标与基准站点的WGS-84系下的坐标”两套数据的2个平面控制点。
高程转换至少需提供“同时具有地方高程系海拔高程与基准站点的WGS-84 系下的大地高程”两套数据的三个高程控制点作平面拟合求解高程转换参数。
4.4采数测量
RTK 采数测量是直接测定空间(地面、空中) 已有点点位坐标的工作。在基准站、流动站和转换参数均设置好后，即可进行根据项目实际需要直接测定场区内特征点的三维坐标。本项目具体采数测量实施方法为：
1）沿现状路线走向，按一定距离（一般控制在25米左右，地形变化等特征点需适当加密）分布测点，以定其线位。在匝道路段，沿其中线以约25m间距测其三维坐标。在匝道曲线路段，适当增加测点密度。为了提高内业恢复线位的准确度，对于道路标线为双黄线路段，沿一条固定黄线边缘测点为宜；对于中央分隔带新泽西护栏路段，紧贴护栏底部边缘，同时，应准确记录所测点距路中心线的距离。对于路线上的特征点（水泥与沥青路面的分界线、收费岛端头、分岔处护栏端头等），需逐一测量定位。平交口附近的被交路，應视安全情况沿护栏测量，也以25m布设一测点为宜。
2）本项目加宽外侧车道和重新渠化平交口，应用GPS对其路面边缘点进行详细定位测量。曲线段和宽度渐变段应加密测点数量，以准确描绘出其路面外边缘线，增加设计的准确性。在水泥混凝土广场区域，外侧施工缝、收费站岛头，都应做详细测量。同时，对于超高路段，应沿着断面方向测点以反算路面横坡。
5误差分析及注意问题
1) 转换参数误差：转换参数对成果的影响非常明显,如果转换参数计算错误或误差较大,观测数据无论多么精确,结果都是错误的。因此,计算转换参数所选择的点要均匀分布于测区四周,并且要多选择几组进行计算分析,避免出现粗差和错误。
2) 基准站设置的位置：基准站设置不在测区中央,周围有干扰卫星信号和无线电波发射的物体存在等,这些将直接影响观测成果的精度。所有观测点的成果都和基准站所接收到的信息有关。
3) 操作误差：操作误差主要是作业人员操作接收机时对中、整平等引起的误差。减少操作误差主要是提高作业人员业务水平,进行重复观测等,来降低操作误差对最后成果的影响。
4) 卫星信号和卫星分布:卫星信号和卫星分布有时也会对测量精度构成影响。当卫星分布不均匀时,即使有足够多的卫星,其观测精度也不是很高。
结论
在互通立交改建工程项目中，合理充分利用GPS-RTK技术来恢复（模拟）其线位，恢复改造路段的纵断、横坡、超高等数据，可以较大程度的提高测量精度，，节省测量工程量，增加工作效率，其准确的定位，可以减少单纯利用地形图模拟所带来的误差，从而比较准确的指导设计和后续施工。
参 考 文 献
［1］ 朱爱民 《GPS在高等级公路勘测应用中的几个问题》，公路交通科技，2002.6．
［2］刘培文 《公路施工测量技术》，人民交通出版社，2001
［3］http://earth.google.com