基于南方GPSRTK在道路设计施工放样过程中的应用分析

2018-03-21徐凤玲何有刚靳合波山东省国土测绘院山东济南5003青岛理工大学临沂工程管理系山东临沂73400

江西建材 2018年3期

■徐凤玲，何有刚，靳合波■.山东省国土测绘院，山东济南 5003；.青岛理工大学（临沂）工程管理系，山东临沂 73400

随着我国十三五规划的实施，国民经济迅速发展，国家建设加快，其中山东省蓝色经济开发区的建设，规划主体区范围由山东全部海域和青岛、烟台、威海，潍坊，淄博城市所属陆域，海域面积15.95万平方公里，陆域面积6.4万平方公里。自2015年开始青岛至济南的高速铁路、济青高速扩建相继进入了施工阶段，山东省各城市都行了大量的道路规划设计以及施工，以此突破GDP的上升。

传统的道路施工定位技术是全站仪和钢尺的联合使用，操作复杂、工程效率较慢、尤其是面临长距离的道路施工定位误差累积较大。GPSRTK的使用可以提高施工的速度，并且可以进行多个工作面同时施工，相互之间不受干扰，施工进度和施工质量得到了保障［1，2，3］。

由于道路施工费用比较高，按照工程的分包原则可以通过招标进行工程分包。在道路整体控制测量之后，所有施工单位共同应用同一套坐标系下的中桩和控制数据。本文主要针对道路放样“直线、曲线及转角一览表”从中间进行设计的方法进行研究，通过与已知中桩数据对比分析，得出中间计算中桩数据的方法可用，能够为其他类似工程建设提供技术支持。

1 南方银河GPSRTK定位技术

南方银河GPSRTK定位系统由基准站和移动站组成，可以形成1对1或者1对多的工作模式.基准站安置在未知点或者已知点上面，要求周围尽量没有遮挡的物体和信号干扰的发射塔等，通过观测卫星及时向移动站发射坐标数据，以此实施相对定位。此方法在工程定位工作得到了广泛的应用［4］。具体工作原理图如图1。

图1 GPSRTK测量原理图

2 曲线道路设计

2.1 道路设计缓和曲线原理

缓和曲线是直线与圆曲线，圆曲线与圆曲线之间设置的曲率连续变化的曲线。缓和曲线是道路平面线形要素之一，它是设置在直线与圆曲线之间或半径相差较大的两个转向相同的圆曲线之间的一种曲率连续变化的曲线［5，6，7］。在除了现代高速公路，各大城市的各级别道路的建设上，缓和曲线的应用也十分广泛。

图2 缓和曲线要素图

从图2可以得出，缓和曲线的测设主要可以分成三个部分：直线段的测设；缓和曲线段的测设；圆曲线段的测设。在缓和曲线的测设过程中，需要计算缓和曲线常数、切线角、切垂距、内移距；缓和曲线要素，切线长、曲线长、外矢距、切曲差；以及缓和曲线的主点，直缓点、缓圆点、曲中点、缓直点、圆缓点。

2.2 道路设计计算流程

南方银河GPS中的“道路设计”功能是道路图形设计工程中常用的工具，道路设计元素一般包括圆曲线、缓和曲线和直线等要素，公路在建设之前由勘察设计部门经过道路所经线路大比例尺地形图测绘之后进行详细的设计，得到道路的参数数据以及中桩坐标。勘察放样前就需要使用道路设计，将设计方提供的坐标参数元素在软件中输入生成道路设计文件，使用该道路设计文件进行勘测放样作业［8，9，10］。

2.3 GPS手簿设计方法

南方测绘银河系列GPS接收机手簿内有针对各种曲线的道路设计程序，具体的设置程序有交点法和元素法，针对工程设计部门提供的道路设计元素曲线表进行手簿设置，计算出各中桩点的三维坐标，与原有坐标进行对比分析，误差在允许范围之内，利用GPS接收机进行位置定位，也就是中桩放样。

3 案例分析

3.1 设计坐标与计算坐标不符

南方道路放样设计rod文件时，从起点处输入一直到终点，完全输入设计要素，生成的道路文件是直接可以使用，生成逐桩坐标的，可以直接进行道路放样。但是有时同一份道路设计书供几个标段同时使用，每个标段只用设计书中的一部分要素信息，这时无论是用元素法还是交点法，需要进行稍微处理一下输入信息，从设计书中间点位进行输入，否则直接输入会导致设计坐标跟图纸不符。

3.2 计算方法

以某地道路设计数据为例，从中间截取JD23——JD26的数据用交点法进行进行道路设计（见表1）。

表1 道路设计元素表（部分）

本试验需要用JD23点处第一缓和曲线终点的里程数减去第一缓和曲线的长度，算出第一缓和曲线的起点ZH的里程。此处第一缓和曲线终点的里程为K256733.483，减去第一缓和曲线的长度303.397，得出ZH点的起点里程为256430.086，根据设计图纸的逐桩坐标表，找到就近前一点里程号为256400，那么我们人为截取256400到256430.086的长度为30.086的直线加在JD23之前，并以256400处的逐桩坐标为此次截取标段道路的起点，后面正常输入，设计道路文件时以256400为起点里程，间隔按照逐桩坐标表设计为20。