GPS公路横断面测量与常规测量方法之比较

　　1.引言

　　在进行道路设计时，需要对整个路线的横断面进行测量，以获得道路中线上各个里程桩及加桩处的高程，利用观测数据绘制横断面图，其最终目的是为设计人员合理地设计道路边坡、路基以及计算土石方量提供依据[1]。

　　随着社会科技的发展，测绘仪器不断发生着更新换代，相应的横断面测量方法也在不断改进，本文旨在对常规的道路横断面测量方法与发展迅速的新兴的GPS测量方法进行比较说明。

　　2.横断面测量方法

　　2.1常规测量方法

　　进行横断面测量时，首先应确定出横断面的方向，再以中心线做依据向两边施测，常规的横断面测量方法有花杆皮尺法、水准仪配合皮尺法，经纬仪视距法等[2]。其作业方法如下：

　　(1)根据公路的设计坐标对中桩及加桩进行测设，然后对公路路线的纵断面进行中桩放样。上述工作完成之后，利用公路路线附近原本埋设的高等级水准点，使用水准仪测出每个中桩的高程。

　　(2)运用经纬仪及水准尺对公路路线的横断面进行测量。由于横断面反应的是路线两侧地面的高程变化情况，为横断面设计及土石方量计算提供基础资料，测量时，在中桩点上安置经纬仪并量出相应的仪器高度，经纬仪镜头瞄准线路方向以定向，再偏转90°，在该方向地形发生变化的点立尺，用经纬仪进行观测并记录读数;再将镜头偏转270°进行上一步同样的观测。由此得到该中桩两侧地形发生变化点的高程，为横断面设计提供依据。

　　2.2GPS测量方法

　　实际应用GPS进行横断面测量，主要是应用实时动态定位的RTK技术。GPS技术测量横断面的一般步骤是：

　　(1)利用设计线形数据及待定断面的里程，按照线路中点坐标的计算方法， 计算出中桩以及加桩的坐标，并计算对应横断面处端点设计坐标。

　　(2)将两端端点的设计坐标数据由开发的相关软件或者人工手动输入的方法输入手持机中。若数据量庞大，宜采用软件传输数据，以提高输入数据的工作效率及正确率。完成坐标数据输入后，需要对数据参数进行坐标参数转换，以获得线路坐标及WGS-84坐标，对于WGS-84坐标，也可通过在野外进行实测获得。

　　(3)横断面高程数据测量。在野外设置基准站与移动站，可选择测区内任意点作为基准站，输入该点的单点定位坐标值作为参考坐标值。移动站在初始化完成之后，需联测二个及以上控制点用于平面控制，将联测附近的一个高程点作为高程起算点，观测时，可以采用点的绝对高程或对于基准站的相对高程。

　　(4)通过内业数据处理，利用实际观测获得的相邻点三维坐标推算水平距离和高差，并绘制横断面图。

　　3.常规横断面测量与GPS测量方法比较

　　基于上述对常规横断面测量方法与GPS测量的分析，比较其在工作效率与强度、观测条件及精度几个方面的差异。

　　3.1工作效率与强度

　　运用常规横断面测量方法，所需施测人员较多，除了观测人员外，还需一人在道路横断面一定范围坡度发生变化的点处立花杆或者其它工具进行观测，因此，需要投入的人力多。对于常规测量而言，由其测量步骤不难看出，先必须测设道路中桩，然后利用水准仪测出中桩高程，再用经纬仪结合水准尺进行横断面测量，根据上述步骤分析，运用常规方法进行横断面测量的工作量极大，工作效率不高，其工作强度也相对较高。

　　运用GPS技术进行横断面测量则相对简单得多，其需要人员数，较使用常规方法测量少，且操作也相对较简单。计算各中桩处横断面上各端点的坐标后，可人工或用软件输入到手持机，计算完转换参数便可进行数据实测，设置一个基准站后，便可只由一个施测人员进行横断面测量，只要在可测范围内数据链不消失，其基准站便不需移动，通过变换移动站的位置，在每个测量点采集几秒钟数据，便可通过内业处理得到相邻点间的方位、水平距离及高差，由此绘制横断面图。

　　根据上述分析，运用GPS进行横断面测量不仅节省人力、工作强度比运用常规方法小得多，其效率也远大于常规方法。

　　3.2观测条件

　　运用常规测量方法进行横断面测量时，地面平坦且视野开阔时，可以选择较少的测站数，但当测区高差起伏大且视线通视情况差时，则需要大量增加测站数以保证测量。如采用三角高程法进行水准测量，不仅对观测条件有要求，还需要进行对向观测，使得工作效率难以提高，也难以保证期精度达到四等水准测量要求的水平。

　　使用GPS技术进行横断面测量则基本不受上述因素影响，其布网方便、测站间无需通视，是工作通过接收及发送卫星信号完成的，只要求卫星信号不被高大建筑或者其它物体阻挡便能完成测量工作，因此，一般情况下，运用先进的GPS技术进行横断面测量优于常规方法。

　　3.3测量精度

　　虽然运用GPS实时测量点位高程的精度与运用全站仪测量处在相同数量级，但其平面测量精度远大于后者。有人将运用GPS采集的高程数据与二等水准测量结果进行对比分析，其结果如表3.1所示。GPS测量法适用于地形复杂、起伏较大、对精度要求不高、不宜架设仪器的测区[3]。

　　表3.1 水准测量与GPS高程测量值比较

 

　　根据上述分析， 将GPS技术运用与横断面测量，能极大减少工作量，提高工作效率，便于对地形条件复杂的地区进行测设。

　　4.结语

　　常规横断面测量与GPS横断面测量方法基本流程基本一致，但后者较前者操作起来更简易方便，劳动强度降低，作业效率得到提高。但利用GPS测量方法会受到采集数据的精度的影响，选取点位时应考虑周围对卫星信号接收的影响。总之，应根据实际条件选择测量方法。

　　参考文献：

　　[1] 阳德胜，邱赞富.全站仪测量道路横断面的方法和数据处理[J].城市道桥与防洪，2006，2

　　[2] 冯晓，徐兮，李华蓉. GPS-RTK高效横断面测量技术研究[J]. 重庆交通学院学报，2006，25

　　[3] 李海峰.RTK技术在公路横断面测量中的应用[J].科技广场，2009，5