基于南方GPSRTK在道路設計施工放樣過程中的應用分析

■徐鳳玲，何有剛，靳合波■.山東省國土測繪院，山東 濟南 5003；.青島理工大學（臨沂）工程管理系，山東 臨沂 73400

隨著我國十三五規劃的實施，國民經濟迅速發展，國家建設加快，其中山東省藍色經濟開發區的建設，規劃主體區范圍由山東全部海域和青島、煙臺、威海，濰坊，淄博城市所屬陸域，海域面積15.95萬平方公里，陸域面積6.4萬平方公里。自2015年開始青島至濟南的高速鐵路、濟青高速擴建相繼進入了施工階段，山東省各城市都行了大量的道路規劃設計以及施工，以此突破GDP的上升。

傳統的道路施工定位技術是全站儀和鋼尺的聯合使用，操作復雜、工程效率較慢、尤其是面臨長距離的道路施工定位誤差累積較大。GPSRTK的使用可以提高施工的速度，并且可以進行多個工作面同時施工，相互之間不受干擾，施工進度和施工質量得到了保障［1，2，3］。

由于道路施工費用比較高，按照工程的分包原則可以通過招標進行工程分包。在道路整體控制測量之后，所有施工單位共同應用同一套坐標系下的中樁和控制數據。本文主要針對道路放樣“直線、曲線及轉角一覽表”從中間進行設計的方法進行研究，通過與已知中樁數據對比分析，得出中間計算中樁數據的方法可用，能夠為其他類似工程建設提供技術支持。

1 南方銀河GPSRTK定位技術

南方銀河GPSRTK定位系統由基準站和移動站組成，可以形成1對1或者1對多的工作模式.基準站安置在未知點或者已知點上面，要求周圍盡量沒有遮擋的物體和信號干擾的發射塔等，通過觀測衛星及時向移動站發射坐標數據，以此實施相對定位。此方法在工程定位工作得到了廣泛的應用［4］。具體工作原理圖如圖1。

圖1 GPSRTK測量原理圖

2 曲線道路設計

2.1 道路設計緩和曲線原理

緩和曲線是直線與圓曲線，圓曲線與圓曲線之間設置的曲率連續變化的曲線。緩和曲線是道路平面線形要素之一，它是設置在直線與圓曲線之間或半徑相差較大的兩個轉向相同的圓曲線之間的一種曲率連續變化的曲線［5，6，7］。在除了現代高速公路，各大城市的各級別道路的建設上，緩和曲線的應用也十分廣泛。

圖2 緩和曲線要素圖

從圖2可以得出，緩和曲線的測設主要可以分成三個部分：直線段的測設；緩和曲線段的測設；圓曲線段的測設。在緩和曲線的測設過程中，需要計算緩和曲線常數、切線角、切垂距、內移距；緩和曲線要素，切線長、曲線長、外矢距、切曲差；以及緩和曲線的主點，直緩點、緩圓點、曲中點、緩直點、圓緩點。

2.2 道路設計計算流程

南方銀河GPS中的“道路設計”功能是道路圖形設計工程中常用的工具，道路設計元素一般包括圓曲線、緩和曲線和直線等要素，公路在建設之前由勘察設計部門經過道路所經線路大比例尺地形圖測繪之后進行詳細的設計，得到道路的參數數據以及中樁坐標。勘察放樣前就需要使用道路設計，將設計方提供的坐標參數元素在軟件中輸入生成道路設計文件，使用該道路設計文件進行勘測放樣作業［8，9，10］。

2.3 GPS手簿設計方法

南方測繪銀河系列GPS接收機手簿內有針對各種曲線的道路設計程序，具體的設置程序有交點法和元素法，針對工程設計部門提供的道路設計元素曲線表進行手簿設置，計算出各中樁點的三維坐標，與原有坐標進行對比分析，誤差在允許范圍之內，利用GPS接收機進行位置定位，也就是中樁放樣。

3 案例分析

3.1 設計坐標與計算坐標不符

南方道路放樣設計rod文件時，從起點處輸入一直到終點，完全輸入設計要素，生成的道路文件是直接可以使用，生成逐樁坐標的，可以直接進行道路放樣。但是有時同一份道路設計書供幾個標段同時使用，每個標段只用設計書中的一部分要素信息，這時無論是用元素法還是交點法，需要進行稍微處理一下輸入信息，從設計書中間點位進行輸入，否則直接輸入會導致設計坐標跟圖紙不符。

3.2 計算方法

以某地道路設計數據為例，從中間截取JD23——JD26的數據用交點法進行進行道路設計（見表1）。

表1 道路設計元素表（部分）

本試驗需要用JD23點處第一緩和曲線終點的里程數減去第一緩和曲線的長度，算出第一緩和曲線的起點ZH的里程。此處第一緩和曲線終點的里程為K256733.483，減去第一緩和曲線的長度303.397，得出ZH點的起點里程為256430.086，根據設計圖紙的逐樁坐標表，找到就近前一點里程號為256400，那么我們人為截取256400到256430.086的長度為30.086的直線加在JD23之前，并以256400處的逐樁坐標為此次截取標段道路的起點，后面正常輸入，設計道路文件時以256400為起點里程，間隔按照逐樁坐標表設計為20。

3.3 數據分析

根據上述方法計算得出的中樁坐標與設計坐標進行對比分析，結果如表2。

表2 計算坐標對比分析

針對道路放樣“直線、曲線及轉角一覽表”從中間進行設計的方法進行研究，通過與原有設計坐標對比分析可以得出，南方銀河系列GPS接收機手簿根據前面提到的計算方法，試驗得出的中樁坐標數據與設計數據在毫米取整的情況下坐標一致。

4 結論

（1）針對道路放樣“直線、曲線及轉角一覽表”從中間進行設計的方法進行研究，通過與原有設計坐標對比分析可以得出，南方銀河系列GPS接收機手簿根據前面提到的計算方法，計算得出的中樁坐標數據與設計數據在毫米取整的情況下數值一致。

（2）GPS手簿中樁放樣測量功能大大提高了施工放樣的進度，本文的計算方法可以為工程分包測量提供中樁坐標計算的理論支持，為其他工程建設提供技術支持。

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