GPS-RTK測(cè)量技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用分析

馬 長(zhǎng) 清

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽(yáng) 421002)

0 引言

近些年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，工程建設(shè)的規(guī)模越來越大，質(zhì)量要求也越來越高，相應(yīng)的也促進(jìn)了工程建設(shè)技術(shù)的快速進(jìn)步，測(cè)量技術(shù)的自動(dòng)化與智能化程度得到了極大提高，而且伴隨著新的測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的誕生，工程測(cè)量精準(zhǔn)度，工程建設(shè)的質(zhì)量與安全保障都有了很大程度的提高，除此之外還使得工程建設(shè)在作業(yè)效率提高的基礎(chǔ)上，作業(yè)成本大幅度降低。

1 GPS-RTK技術(shù)介紹

GPS-RTK是一種基于載波相位觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位的技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)時(shí)提供觀測(cè)點(diǎn)的定位數(shù)據(jù)，測(cè)量精度可以達(dá)到厘米級(jí)，其功能實(shí)現(xiàn)主要由GPS接收機(jī)、流動(dòng)站、基準(zhǔn)站以及實(shí)時(shí)差分軟件與數(shù)據(jù)鏈等部分組成。

實(shí)際應(yīng)用過程中，首先選取精度較高的控制點(diǎn)布置GPS信號(hào)接收機(jī)作為測(cè)量基準(zhǔn)站，然后根據(jù)基準(zhǔn)站的實(shí)際情況以及測(cè)量廠區(qū)的地理位置、自然情況來確定流動(dòng)站；當(dāng)基準(zhǔn)站與流動(dòng)站確定好后，接收機(jī)將根據(jù)指令與衛(wèi)星進(jìn)行不斷聯(lián)測(cè)，并將采集到的定位數(shù)據(jù)通過無線電傳輸給流動(dòng)站，流動(dòng)站再將采集到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入輔助軟件進(jìn)行分析處理，最后就可以得到流動(dòng)站的最終坐標(biāo)及精度，完成作業(yè)任務(wù)(見圖1)。

2 GPS-RTK測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)分析

2.1 GPS-RTK技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

GPS-RTK測(cè)量技術(shù)是一種新型的測(cè)繪技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用于工程建設(shè)中可以有效縮減測(cè)繪作業(yè)時(shí)間，大大提升測(cè)量精度，并且對(duì)自然環(huán)境的適應(yīng)能力非常強(qiáng)。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用可以擺脫傳統(tǒng)主要靠人力用尺進(jìn)行測(cè)量的時(shí)間限制，可以對(duì)測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，并且與衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)測(cè)，可以規(guī)避空間的限制，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形地貌的測(cè)量任務(wù)。GPS-RTK測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用極少會(huì)受到地形條件的影響，有效測(cè)量區(qū)域面積較大，通過基準(zhǔn)站獲得的坐標(biāo)信息可以通過專業(yè)軟件自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，大大縮短了測(cè)繪作業(yè)時(shí)間，同時(shí)減少了人力投入，降低了測(cè)量成本。其次，GPS-RTK技術(shù)綜合利用多種先進(jìn)技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用可以提高測(cè)繪數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，將測(cè)量精度精確到厘米級(jí)，為工程建設(shè)安全提供保障。

2.2 GPS-RTK技術(shù)的缺陷

GPS-RTK技術(shù)在工程建設(shè)測(cè)繪中的應(yīng)用可以顯著提升測(cè)量精度、更大范圍的在作業(yè)區(qū)域測(cè)量，規(guī)避時(shí)間與空間限制，降低測(cè)量投入，但在具體應(yīng)用中仍然存在著一些缺點(diǎn)。缺點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：

1)GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用依靠與衛(wèi)星聯(lián)測(cè)，所以該技術(shù)應(yīng)用中可能會(huì)有聯(lián)測(cè)衛(wèi)星數(shù)量不足的影響，造成采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)假值。

2)特殊的天氣與氣候現(xiàn)象會(huì)影響RTK測(cè)量信號(hào)的傳播速度與質(zhì)量，造成數(shù)據(jù)丟失。

3)在復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量作業(yè)對(duì)測(cè)量中的參數(shù)設(shè)置以及設(shè)備的初始化要求比較高，一旦出現(xiàn)問題就會(huì)影響到最后的測(cè)量結(jié)果。

3 GPS-RTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，在工程建設(shè)中的控制測(cè)量、碎部測(cè)量施工放樣以及用地測(cè)量等方面都可以發(fā)揮很大作用。下面將以某項(xiàng)實(shí)際工程為例，對(duì)GPS-RTK測(cè)量技術(shù)在工程放樣中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 工程概況

該項(xiàng)目為某地級(jí)市中心區(qū)商住綜合體建筑，地下2層，地上34層，地上建筑最大高度為102.34 m，平面跨度最大長(zhǎng)度為164.3 m，最大寬度為36.12 m，項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)的地形地勢(shì)比較平坦，東面為市區(qū)主干路，其余南西北三面均為該區(qū)域的原有建筑(多層住宅樓與高層住宅樓以及商用建筑)，項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)內(nèi)沒有已知控制點(diǎn)，在項(xiàng)目四周較遠(yuǎn)處有4個(gè)已知控制點(diǎn)分布。根據(jù)作業(yè)場(chǎng)區(qū)的綜合情況，利用全站儀進(jìn)行放樣要建立控制網(wǎng)，對(duì)資金投入、人員投入以及作業(yè)時(shí)長(zhǎng)要求高，因此經(jīng)過考量后決定采用靈銳S86RTK進(jìn)行放樣作業(yè)，建筑基坑挖掘作業(yè)已經(jīng)完成，現(xiàn)在要進(jìn)行基坑底定位樁基礎(chǔ)。

3.2 作業(yè)準(zhǔn)備

選取適當(dāng)位置布設(shè)基準(zhǔn)站安裝接收機(jī)，同樣流動(dòng)站接收機(jī)根據(jù)項(xiàng)目情況也進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置，然后選擇3個(gè)已知控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，求得坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，然后進(jìn)行初始化設(shè)置就可以進(jìn)行測(cè)量作業(yè)了。為了保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對(duì)第4個(gè)已知控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果誤差控制到5 mm以內(nèi)。

3.3 放樣作業(yè)

在坐標(biāo)參數(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)上將放樣點(diǎn)的編號(hào)與坐標(biāo)輸入到RTK手簿中，然后手簿就會(huì)自動(dòng)顯示出放樣點(diǎn)的信息，導(dǎo)航中會(huì)顯示出放樣點(diǎn)位置并計(jì)算出導(dǎo)航數(shù)據(jù)，同時(shí)手簿上還會(huì)顯示出當(dāng)前RTK天線位置與放樣點(diǎn)實(shí)際位置的偏移量,同時(shí)在手簿上顯示出RTK天線應(yīng)移動(dòng)的方向和距離。作業(yè)人員通過手簿上的導(dǎo)航移動(dòng)流動(dòng)站接收機(jī),當(dāng)導(dǎo)航中顯示流動(dòng)站與放樣點(diǎn)位置重合時(shí),流動(dòng)站的實(shí)際位置就是得到的放樣點(diǎn)位置，即可在該位置埋樁標(biāo)記，最后需要注意的是要做好資料的整理保存，將采集的實(shí)際坐標(biāo)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)，避免出現(xiàn)差錯(cuò)。

3.4 精度分析

為了檢驗(yàn)該工程中GPS-RTK測(cè)量技術(shù)放樣的精度，我們會(huì)對(duì)4個(gè)放樣點(diǎn)之間的距離進(jìn)行復(fù)測(cè)檢驗(yàn)，并與施工設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果見表1。

表1 全站儀復(fù)測(cè)比對(duì)表 m

根據(jù)GB 50026—2007工程測(cè)量規(guī)范中對(duì)于樁位放樣的要求(基礎(chǔ)樁位放樣中單排樁或群樁中的邊樁允許偏差為±10 mm、群樁允許偏差為±20 mm)。該項(xiàng)目利用GPS-RTK進(jìn)行放樣的精度符合要求。

4 結(jié)語(yǔ)

GPS-RTK技術(shù)在工程建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，降低了測(cè)量作業(yè)難度，提高了作業(yè)效率，推動(dòng)了工程建筑行業(yè)的發(fā)展。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，GPS-RTK技術(shù)的測(cè)量精準(zhǔn)度，數(shù)據(jù)傳輸速度及信號(hào)穩(wěn)定性也會(huì)不斷提升，使GPS-RTK技術(shù)更好的服務(wù)于各行業(yè)的測(cè)量作業(yè)。