GPS（RTK）、CAD在建筑方格網中的應用

陸永紅 李久飛（河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450001）

GPS（RTK）、CAD在建筑方格網中的應用

陸永紅 李久飛
（河南省地質礦產勘查開發局第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450001）

摘 要：本文通過具體項目施工實例，詳細講述了GPS（RTK）全球定位技術、計算機CAD制圖技術在建立建筑方格網中的應用，并總結了一些有益的結論。

關鍵詞：建筑方格網；GPS（RTK）；CAD制圖；導線測量；放樣；精度

一、引言

火力發電廠建筑方格網（building square grids）是整個廠區建設的控制基礎，在場地平整、基礎開挖、管道鋪設、廠房建設、電力放樣和設備安裝等方面都起著重大作用。它要求精度高、坐標值預先設定，測定起來比較困難。常規經典測量方法是進行導線測量、嚴密平差計算、點位歸化等步驟，使控制點位逐漸趨近設計方格網點位來完成的。近年來GPS定位技術的普及、定位精度的提高及以計算機CAD制圖的發展，為解決此問題提供了方法和條件。

焦作電廠2×660MW機組上大壓小異地擴建工程布設施工方格網項目，使用GPS定位技術和計算機CAD制圖軟件成功建立了高精度的建筑方格網。本文將結合實際情況對GPS、CAD在建筑方格網中的應用做以下探討。

二、工程概況

焦作電廠（2×660MW）上大壓小異地擴建工程項目占地面積約為0.3km2，需建立13個點的建筑方格網。

坐標系統采用1954年北京坐標系，中央子午線為114°。

儀器采用國產南方靈銳S82（標稱精度±（5mm+1×10-6D））GPS靜態接收機，拓普康GPT-3002LN（標稱精度2″，±（2mm+2×10-6D））免棱鏡全站儀。

建筑坐標系（A、B）與1954年北京坐標系（X、Y）的轉換關系如下：

X=A*cosα－B*sinα+X0

A=（ X－X0）* cosα+（ Y－Y0）* sinα

Y= A* sinα+ B* cosα+Y0

B=（ Y－Y0）* cosα－（ X－X0）* sinα

其中

X0=3899088.55

Y0=38452059.05

α=-8.03°

2009年河南省電力勘測設計院所做的E級GPS控制點1231、1232，經靜態GPS實地檢測邊長為356.082m與坐標值反算邊長356.094m相差0.012m。為避免起始邊長誤差對建筑方格網精度的影響，以1232為原點，1232-1231為方位角，用實測邊長重新推算1231的坐標。

三、建筑方格網點的埋設

由于建筑方格網點鋼板是20cm× 20cm，因此放樣點位應盡量靠近設計坐標點位，使得鋼板中心位置恰好位于設計坐標附近，避免調整歸化點位溢出鋼板的現象。我們采用南方RTK儀器（點位放樣精度為2cm+1ppm）進行點位放樣，由于其作業比較方便，因此在灌注樁位時，隨時用RTK檢測放樣點位的位置及精度，確保設計坐標位置能夠落在鋼板中心附近。

四、GPS建筑方格網的測定

建筑方格網采用4臺國產南方靈銳（S82）GPS靜態接收機進行靜態觀測，設置衛星高度角大于15°，數據采樣間隔為10秒，每個觀測時段長度都大于45分鐘，有效觀測衛星數都多于4顆，平均重復設站數為1.6次，布網形式為大地四邊形，最后將觀測數據進行平差處理，平差計算采用南方GPS平差軟件進行解算，同步環坐標分量相對閉合差都小于6.0×10-6，環線全長相對閉合差都小于10.0×10-6，最弱邊相對中誤差都小于1/45000。

五、CAD建筑方格網的歸化

GPS平差計算結束后，用（X、Y）與（A、B）轉換關系將X、Y值轉化為A、B值，然后在計算機上用CAD軟件將建筑方格網的實測坐標與設計坐標進行比較，按照1：1的比例尺繪制出各點位改正詳圖，之后再在野外通過對點、標定方向，將點位盡量歸化到設計位置。

六、建筑方格網點位的確定

經過GPS第一次施測，可以看出實測坐標與設計坐標相差已經很小（見下表 ），最大差值為10mm，那么再調整一次點位，精度就可以達到《規范》要求。最后用φ1.0mm的鈷鉆頭在不銹鋼板上打眼，鑲嵌φ1.2mm銅絲標注其點位。

七、全站儀野外檢查

建筑方格網點位確定后，利用拓普康GPT-3002LN全站儀進行邊長和垂直度檢查，邊長按2測回往返觀測，水平角按3測回進行觀測。

實測邊長與設計邊長最大誤差為2mm， 最小誤差為0.3mm，邊長中誤差為±0.70mm，邊長相對中誤差為1/150500，允許誤差為1/30000；垂直度檢測角度最大偏差為4″，最小偏差為0″，都符合《規范》要求（主軸線直線度限差在180°±5″以內，交角的限差在90°±5″）的允許誤差±5″。

結語

本次工程建筑方格網點的定位，使用了現代比較先進的儀器和技術，具有以下優點：（1）采用南方RTK放樣技術，可以實時的檢測挖坑、打樁、灌注以及精確放樣設計坐標位置，可以免除傳統方法進行的四周點位放樣方法帶來的巨大不便；（2）采用GPS靜態觀測能夠快速高精度的計算出實際點位的坐標，而且誤差分布均勻，比起傳統導線方法能夠節約時間和減少野外勞動強度；（3）采用電腦CAD制圖技術，可以快速的獲取準確的點位偏移值進行歸化放樣，避免了傳統方法反復逐點矯正點位帶來的不便。

使用GPS定位技術和計算機CAD制圖軟件確定建筑方格網點的作業方法，在保證精度的前提下，比傳統作業方法提高了作業效率、降低了勞動強度、減少了工作成本。因此，這種作業方法具有很好的應用前景。

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