GNSS-RTK測量技術在施工測量中的應用

燕毅峰

(連云港職業技術學院,江蘇 連云港 222000)

GNSS-RTK測量技術中,是基于衛星定位系統,該技術的應用具靈活性、便捷性與高效性,憑借其巨大的技術應用優勢而得以廣泛應用于我國建筑工程、地質測繪與水利灌溉等各個方面,并且發揮著極大的作用,減少了傳統測量技術應用時所需要投入的人力、物力與時間成本。

1 GNSS-RTK測量技術的應用原理

GNSS-RTK測量技術的應用,是以衛星定位系統為基礎的,采用RTK技術對測量指定位置坐標系的三維坐標,具體是由全球定位系統接收機、流動站、基準站及實時差分軟件及數據鏈組成,測量精度達到厘米級。

GNSS-RTK測量技術應用具有較為簡單的原理,對于建設工程進行實際的施工測量時,需要設置衛星定位系統接收機基準站,選擇高精度的控制點,基于基準站來選擇流動站的設置距離及流動點位的具體位置。確定基準站及流動站之后,利用衛星定位系統接收機在相應操作指令的控制下,根據衛星定位系統在工程測量范圍內部進行有效觀測,以數據鏈為媒介,向流動站傳輸觀察點坐標信息等相應數據,在流動站,以相應軟件系統為途徑,對衛星定位信號及基準站數據進行差分處理及平方處理,以最終確定流動站三維坐標。

2 GNSS-RTK測量技術的應用流程和優勢

出于確保GNSS-RTK測量技術測量效果的考量,需要嚴格遵循技術應用流程。首先,對控制資料加以完整收集,基于測量信息與工程實際情況,明確施工測量要求,全面收集工程施工范圍內的高等級控制點信息,對控制點信息加以核對以保證數據信息的精準性與完整性,為工程施工測量提供精準保障；其次,合理選擇基準站,并對基準站加以設置,明確基準站控制點精度,并在寬闊環境下明確測量坐標精度。以工程施工測量實際要求為基礎,結合工程施工環境,確保天線類型、電臺類型與測量方法的合理性；再次,合理設置流動站。以內置接受電臺為路徑,明確流動站的前提下,開始施工測量工作。需要先對流動站進行初始化設置,以更好地保證工程測量精度。流動站初始化之后,同步觀測的衛星數量至少要5顆,如果觀測衛星數量不足5顆,則對流動站進行重新初始化設定。其四,轉換坐標系統,衛星定位系統系統測量過程中,采用1984世界大地坐標系,而工程施工測量則可以選擇地方坐標系,兩種坐標系需要在實際的工程測量前后進行轉換,保證坐標系參數的一致性。完成測量定位的前提下,確保坐標系統轉換的科學性,在制定工程施工區域內就可開展工程測量工作[1]。

GNSS-RTK測量技術具有如下的應用優勢：(1)可以實現全天候施工測量作業,而不必受到氣候條件的影響；(2)基于衛星定位系統控制點實現數據的直接采集,更加便于采用全站儀進行測量；(3)無需精準的導線測量及控制精度,有效減少時間成本,技術便捷有效；(4)保證測量均衡,提高測量可靠性。利；(5)采用的快速算法,提高測量計算精度；(6)可以實現數據信息的實時傳輸,測量數據鏈技術應用穩定,提高測量效率。

3 GNSS-RTK測量技術在施工測量中的應用

3.1 GNSS-RTK點放樣

3.1.1 獲取放樣數據

放樣開始之前,根據放樣點數量的多少來選擇放樣數據的獲取方式,如果放樣點數量較少,則可以采用直接錄入的方式,將放樣點數據信息人工錄入到測量控制系統中；如果放樣點數量過多,人工錄入會消耗大量時間,則可以在完成數據文件制作之后,利用計算機將文件導入測量控制器中。需要對放樣點完成校正工作之后,才可以導入放樣點[2]。

3.1.2 野外放樣作業

野外放樣作業是在完成初始化設置的基礎上,利用測量控制器軟件進行放樣作業。在野外放樣作業中,根據測量控制器軟件的顯示數據,確定放樣點在不同方向上的水平及垂直距離,根據箭頭指示進行放樣測量。流動站與放樣點的距離,如果在設定值以下,則測量控制器會顯示同心圓與十字絲,前者為放樣點的位置,后者為天線中心的位置,整平流動站天線之后,如果同心圓與十字絲的圓心重合,則點放樣工作初步完成,可以鍵入測量來實測檢核放樣點,并對觀測數值加以保存。

3.1.3 分析放樣誤差

點放樣工作可能存在一定誤差,可能是由于測量環境中存在多路徑誤差,或者測量環境中存在信號干擾等因素,導致放樣誤差問題的產生。另外,測量人員的技術水平與專業能力也會影響點放樣工作的精準性。

在點放樣過程中,當點位放樣誤差超過一定額度,就需要基于誤差產生的成因,有針對性地采取合理措施加以消弭。例如,在點放樣過程中,可以對基準站的位置加以調整,可以選擇遠離無線電、雷達與高壓電線的開闊地形,或者采用具備誤差削弱效果的天線等方式。如果RTK測量誤差較大且難以削弱,則可以采用其他測量方式。

3.2 GNSS-RTK道路放樣

3.2.1 直線放樣

在電桿排放、線路放樣等工作中的使用較為常見,基于導航信息實現對于待測直線的快速定位,具有較高的便捷性與高效性,常見的放樣測量方式為兩點式直線放樣,或采用點位及方位角的方式來確定放樣直線[3]：(1)到直線。確定放樣直線上的任一點,以便于確定直線定線；(2)到直線樁號。確定樁號及樁間距,根據直線控制樁的實際需要來進行加樁,便于進行里程樁的放樣；(3)到直線的樁號及偏移量。基于任意樁號,確定放樣的偏移量,向右偏移為正向,向左偏移為負向,以便于對線路邊樁進行放樣；(4)到直線樁號與偏角。基于放樣偏角來對直線樁號加以設定,以便于與測量橫斷面。直線放樣時,如果流動站位于放樣方向上,則基于“測量”功能,確定定點及設計樁號坐標之間的差值,基于差值大小明確是否具備重新放樣測量的需要。

3.2.2 中線放樣

在路橋、電力、管線等管線工程作業中,傳統的曲線放樣是以其主點放樣結果進行其他點放樣,容易出現誤差疊加累積。應用RTK中線放樣,需要首先訪問RTK軟件的中線放樣界面,錄入相應的放樣樁號,即可通過放樣界面顯示放樣點位信息,并對平面、高程等信息進行自動解算,通過導航圖的方式顯示出來。同時可以顯示點位及放樣點位之間存在的偏移量,以及RTK天線位置調整的距離與方向。如果RTK天線位置重合于放樣點位置,則可以確定放樣點的具體點位,并獲取點位坐標與高程進行存儲。通過RTK技術進行放樣測量,無論誤差控制還是偏差控制都可以滿足工程施工測量的精度要求,且不會由于點位放樣誤差的累積影響放樣結果,其測量精度就得以保證。如果某點位測量誤差超出一定額度,就需要基于測量放樣的實際條件來對誤差源頭進行判斷,并加以排除[4]。

3.2.3 道路橫斷面測量

對于道路橫斷面的測量工作,基本上是以工程設計的實際要求為基準,沿中線方向,以20米為間距,每隔一段距離就進行一次測量。利用RTK技術測量,采用線路放樣方式,將流動站設置到任意位置,都可以明確該流動站與中線之間的垂直距離,這種情況下將流動站放置于與設計樁號相對應的位置,基于地形變化就可以實現對于數據信息的有效采集,并讀取測量數據記錄,對橫斷面數據加以計算。對于數據信息進行內業整理時,基于所采集的中線坐標及相應數據信息,整合橫斷面數據,并輸出到計算機,為道路橫斷面設計提供參考。利用RTK技術可以有效取代傳統的人力測量方式,有效提高測量進度并縮短工期。

3.3 大比例地形圖的繪制

大比例尺地形圖通常在道路與橋梁工程中的應用較為廣泛。傳統的地形圖測繪方式以人工測量為主流,首先進行控制測量,進而進行碎部測量,但很多情況下,需要消耗大量的人力、物力與時間成本。在繪制大比例帶狀地形圖的過程中,采用GNSS-RTK測量技術,首先對碎部點數據加以采集,通過在碎部點位的停留來獲取該點位的坐標數據與高程數據,具備較高的數據采集效率,同時可以避免圖根控制,降低測量難度。

3.4 控制測量

城市控制網是基于城市規劃、城市建設與測量放樣等需求而建立的城市測量控制網,工程施工作業中,有可能對城市控制網導線造成破壞,影響工程測量效率和質量,采用GNSS-RTK測量技術進行施工測量時,可以有效保障控制測量精度。首先保障基準站及流動站設置的合理性,從而進行測量工作,如果控制點無法設置,可以采用交會法等方式,保障控制測量效率與質量。GNSS-RTK測量技術的應用,有效提高了測量范圍與覆蓋面積,提高了工程測量效率與測量精度。

3.5 變形監測

工程項目施工作業中,針對規模較大的建筑物及構筑物,可以采用變形測量,以明確是否出現工程沉陷、位移與變形等質量缺陷。變形監測要求具有較高的精準度,同時受到各種環境因素的影響,具有一定的監測難度。當采用GNSS-RTK測量技術時,憑借其定位技術與監測技術,可以很好地保證變形監測指令及效率,為工程施工質量的控制提供參考依據。GNSS-RTK測量技術的應用,在已經變形或建筑及構筑物的薄弱部位設置基準點,利用衛星定位系統定位接收裝置對基準點及監測點的信息加以定時接收,實現對于建筑物或構筑物變形情況的自動化監測,對監測數據進行收集、分析與處理,便于實現對建筑物或構筑物形變情況的實時掌握[5]。

4 結語

GNSS-RTK測量技術可以應用于點放樣、道路放樣、大比例尺地形圖繪制、控制測量以及變形監測等方面。GNSS-RTK測量技術的合理應用可以有效凸顯其高精度、全天候、高效性等優勢,在技術應用時要注意保證測量精準性,嚴格遵循相應的技術應用規范,合理操作相應設備及軟硬件系統,以保障工程測量質量。