郭長(zhǎng)和

(黑龍江省路友工程招標(biāo)代理有限公司)

1 高速公路外業(yè)測(cè)量的現(xiàn)狀及技術(shù)應(yīng)用

1.1 我國(guó)高速公路外業(yè)測(cè)量的現(xiàn)狀

高速公路的外業(yè)測(cè)量應(yīng)在步驟上做較細(xì)的劃分，如下:(1)敷設(shè)中樁的路線(xiàn);(2)測(cè)量中樁的高程;(3)測(cè)量橫斷面;(4)測(cè)繪地形圖;(5)調(diào)查并勘測(cè)路基、路面及排水;(6)勘測(cè)并調(diào)查小橋涵;(7)勘測(cè)并調(diào)查大、中橋;(8)勘測(cè)并調(diào)查隧道(9)勘測(cè)并調(diào)查交叉的路線(xiàn);(10)勘測(cè)并調(diào)查沿線(xiàn)設(shè)施(11)調(diào)查環(huán)境保護(hù)過(guò)程;(12)勘測(cè)并調(diào)查臨時(shí)工程;(13)對(duì)工程的經(jīng)濟(jì)情況進(jìn)行調(diào)查。

1.2 儀器測(cè)量現(xiàn)狀

外業(yè)的測(cè)量?jī)x器主要有:RTK儀器，全站儀，水準(zhǔn)儀，經(jīng)緯儀等。在中線(xiàn)測(cè)定時(shí)，主要采用GPS動(dòng)態(tài)放樣，既能保證路線(xiàn)的測(cè)設(shè)精度，又比較省時(shí)省力。在測(cè)量?jī)x器上，主要選用拓普康公司所生產(chǎn)的全套R(shí)TK測(cè)量?jī)x器。中樁高程測(cè)量時(shí)，采用水準(zhǔn)儀，傳統(tǒng)的光學(xué)儀器保證了高程測(cè)量的精度。測(cè)量橫斷面時(shí)，采用全站儀，電子儀器的應(yīng)用也使得數(shù)據(jù)的讀取與計(jì)算，更加快捷、準(zhǔn)確。而其他勘測(cè)與調(diào)查，則可采用全站儀或經(jīng)緯儀。

1.3 RTK 技術(shù)應(yīng)用

GPS測(cè)量技術(shù)的發(fā)展是在RTK定位技術(shù)的基礎(chǔ)上的新突破，這種技術(shù)在高速公路的發(fā)展尚有著廣闊的應(yīng)用前景。基準(zhǔn)站和流動(dòng)站組成了RTK系統(tǒng)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量的有效保障就是無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，它是以首級(jí)控制點(diǎn)在某一個(gè)點(diǎn)上的精確高度為基準(zhǔn)點(diǎn)，在此基準(zhǔn)點(diǎn)作為基礎(chǔ)安裝接收機(jī)作為參考站，通過(guò)此參考站來(lái)連續(xù)觀(guān)測(cè)衛(wèi)星，衛(wèi)星信號(hào)可以通過(guò)接收機(jī)不斷的傳輸?shù)搅鲃?dòng)站上，還可以在基準(zhǔn)站上通過(guò)無(wú)線(xiàn)電設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)觀(guān)測(cè)，利用相對(duì)定位原理為流動(dòng)站進(jìn)行三維坐標(biāo)和測(cè)量精度的計(jì)算。而這種方式，恰恰可以通過(guò)對(duì)觀(guān)測(cè)質(zhì)量和基線(xiàn)解算結(jié)果的收斂情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。具體的觀(guān)測(cè)時(shí)間可以根據(jù)待測(cè)點(diǎn)的精度指標(biāo)，這樣做不僅可以提高工作效率，還可以減少多余的觀(guān)測(cè)。目前實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位常見(jiàn)的兩種測(cè)量模式為:快速靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位，通過(guò)這兩種模式可以在現(xiàn)代的公路工程中進(jìn)行全面的公路勘測(cè)、和GIS(地理信息系統(tǒng))的數(shù)據(jù)采集。在這種系統(tǒng)下的新型儀器可以將躲過(guò)的衛(wèi)星系統(tǒng)繼續(xù)列入跟蹤對(duì)象，在接收機(jī)中探測(cè)出衛(wèi)星數(shù)據(jù)，從而提高工作效率，全球的衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)技術(shù)一直是由美國(guó)國(guó)防部掌握的衛(wèi)星無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以提供到全球、全天候、24h的衛(wèi)星定位和測(cè)速定時(shí)服務(wù)。而全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)相類(lèi)似。

2 高速公路外業(yè)測(cè)量發(fā)展的具體構(gòu)想

2.1 外業(yè)測(cè)量中的中樁敷設(shè)

外業(yè)測(cè)量中的中樁敷設(shè)利用的是RTK技術(shù)，這種技術(shù)主要原理是對(duì)接收機(jī)進(jìn)行手持定位，可以無(wú)限制的接近定位點(diǎn)，從而能夠詳細(xì)的掌握具體點(diǎn)位坐標(biāo)。尤其是在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論在地形上對(duì)任何點(diǎn)、任何地物進(jìn)行特殊要求都能夠?qū)ζ溥M(jìn)行反復(fù)的查找、輸入、修改。在此設(shè)想中，不僅可以通過(guò)改變軟件和硬件模塊來(lái)改變測(cè)量?jī)x器，還可以通過(guò)這種方式來(lái)改變儀器的測(cè)量方法。具體做法為(1)衛(wèi)星定位系統(tǒng)中，線(xiàn)路中的坐標(biāo)線(xiàn)位，可以先通過(guò)儀器中的線(xiàn)位數(shù)據(jù)來(lái)確定。在接收機(jī)中，測(cè)量人員的位置與人員位置垂直的中樁距離和方向可以在顯示中明確找到。確定坐標(biāo)點(diǎn)后測(cè)量人員便可以接近中樁，然后就可以確定并準(zhǔn)確測(cè)量到中樁的三維坐標(biāo);如果該中樁的三維坐標(biāo)不夠準(zhǔn)確，不滿(mǎn)足測(cè)量所需目標(biāo)的特征，那么另外一種查找方式就是沿該坐標(biāo)點(diǎn)的方向去移動(dòng)到大致所需點(diǎn)附近的位置，然后再返回到原路線(xiàn)上，緩慢的接近該目標(biāo)點(diǎn)，這樣以來(lái)就可以敲定目標(biāo)樁號(hào)，確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo)。這樣做則可以不需要重復(fù)輸入樁號(hào)，節(jié)約重復(fù)工作的時(shí)間。在此過(guò)程中可以攜帶一個(gè)方便的掌上電腦，在此存儲(chǔ)設(shè)備中可以存儲(chǔ)三維化的地圖，從路面及初步的斷面數(shù)據(jù)中形成三維透視圖，對(duì)于圖形可以通過(guò)CAD軟件或其他相關(guān)軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。在掌上電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，可以通過(guò)外部傳輸設(shè)備與RTK接收機(jī)進(jìn)行對(duì)接，對(duì)接過(guò)程中可以實(shí)時(shí)看到防線(xiàn)點(diǎn)所在的三維地圖中的地形位置，如果沒(méi)有合適的地方可以即使做到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，然后在利用接收機(jī)重新覆蓋，從而做好最優(yōu)化的路線(xiàn)方案。

2.2 中樁高程的測(cè)量

目前主要采用水準(zhǔn)儀對(duì)中樁進(jìn)行測(cè)量。激光測(cè)量?jī)x器也是通過(guò)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量的，其主要工作原理是因?yàn)樗疁?zhǔn)儀上面有一個(gè)水準(zhǔn)尺，它是由特殊的反射材料制成的，可以通過(guò)電子特制的水準(zhǔn)儀發(fā)出的水平射線(xiàn)反射回來(lái)，顯示出數(shù)據(jù)，從而直接計(jì)算出數(shù)據(jù)差。在計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，記錄人員可以用掌上電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理可以根據(jù)專(zhuān)業(yè)的計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，并且做出數(shù)據(jù)平差。做出的數(shù)據(jù)可以再反向傳輸?shù)秸粕想娔X中，與路線(xiàn)中樁測(cè)量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。而在此過(guò)程中，因?yàn)榭梢灾苯有纬蓴嗝鏀?shù)據(jù)，所以在很大程度上避免了數(shù)據(jù)輸入時(shí)的錯(cuò)誤，也避免了數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)的繁瑣。

2.3 橫斷面的測(cè)量

全站儀和RTK可以配合連接掌上電腦對(duì)橫斷面的數(shù)據(jù)進(jìn)行全面測(cè)量，在測(cè)量時(shí)可以將三維地圖模型與測(cè)量屬性相比較，在數(shù)據(jù)上有效的減少測(cè)量誤差，當(dāng)測(cè)量數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來(lái)后就可以直接生成橫斷面數(shù)據(jù)，這樣操作的好處是盡可能少的減少輸入數(shù)據(jù)的過(guò)程。通過(guò)掌上電腦上所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后可以利用圖形的方式顯示測(cè)量點(diǎn)位置，從而能很好的確定測(cè)量距離，保證具體位置具體測(cè)量，從而大大的提高工作效率，有效的避免漏測(cè)和重復(fù)測(cè)量。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)高速公路外業(yè)測(cè)量時(shí)，無(wú)論是在施工期間還是后期管理的一體化數(shù)據(jù)鏈中，無(wú)論是任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，勢(shì)必都會(huì)違背公路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化的根本要求，成為影響高速公路施工與建設(shè)的弊端。因此，在我國(guó)未來(lái)的高速公路外業(yè)測(cè)量中，務(wù)必要先發(fā)展高速公路中的軟硬件，將測(cè)量向著更為精準(zhǔn)、更為高效的方向發(fā)展，從而進(jìn)一步推動(dòng)高速公路測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展與完善，更好的確保高速公路施工質(zhì)量，提高高速公路使用質(zhì)量，進(jìn)而更好的為人們服務(wù)。

[1] 董學(xué)文，宋文.電子全站儀實(shí)現(xiàn)公路測(cè)量自動(dòng)化[J].公路，1993，(6).

[2] 王永田.RTK在工程測(cè)量中的應(yīng)用[A].天津市測(cè)繪學(xué)會(huì)四屆十次理事會(huì)論文集[C].2004.

[3] 許婭婭.全球定位系統(tǒng)(GPS)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)(RTK)技術(shù)在公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2006.