燕毅峰

(連云港職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 連云港 222000)

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

1 GNSS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用原理

GNSS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用,是以衛(wèi)星定位系統(tǒng)為基礎(chǔ)的,采用RTK技術(shù)對測量指定位置坐標(biāo)系的三維坐標(biāo),具體是由全球定位系統(tǒng)接收機(jī)、流動站、基準(zhǔn)站及實時差分軟件及數(shù)據(jù)鏈組成,測量精度達(dá)到厘米級。

GNSS-RTK測量技術(shù)應(yīng)用具有較為簡單的原理,對于建設(shè)工程進(jìn)行實際的施工測量時,需要設(shè)置衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)基準(zhǔn)站,選擇高精度的控制點(diǎn),基于基準(zhǔn)站來選擇流動站的設(shè)置距離及流動點(diǎn)位的具體位置。確定基準(zhǔn)站及流動站之后,利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)在相應(yīng)操作指令的控制下,根據(jù)衛(wèi)星定位系統(tǒng)在工程測量范圍內(nèi)部進(jìn)行有效觀測,以數(shù)據(jù)鏈為媒介,向流動站傳輸觀察點(diǎn)坐標(biāo)信息等相應(yīng)數(shù)據(jù),在流動站,以相應(yīng)軟件系統(tǒng)為途徑,對衛(wèi)星定位信號及基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理及平方處理,以最終確定流動站三維坐標(biāo)。

2 GNSS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用流程和優(yōu)勢

出于確保GNSS-RTK測量技術(shù)測量效果的考量,需要嚴(yán)格遵循技術(shù)應(yīng)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(nèi)的高等級控制點(diǎn)信息,對控制點(diǎn)信息加以核對以保證數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性與完整性,為工程施工測量提供精準(zhǔn)保障；其次,合理選擇基準(zhǔn)站,并對基準(zhǔn)站加以設(shè)置,明確基準(zhǔn)站控制點(diǎn)精度,并在寬闊環(huán)境下明確測量坐標(biāo)精度。以工程施工測量實際要求為基礎(chǔ),結(jié)合工程施工環(huán)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(shè)置流動站。以內(nèi)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(jìn)行初始化設(shè)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(wèi)星數(shù)量至少要5顆,如果觀測衛(wèi)星數(shù)量不足5顆,則對流動站進(jìn)行重新初始化設(shè)定。其四,轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系統(tǒng),衛(wèi)星定位系統(tǒng)系統(tǒng)測量過程中,采用1984世界大地坐標(biāo)系,而工程施工測量則可以選擇地方坐標(biāo)系,兩種坐標(biāo)系需要在實際的工程測量前后進(jìn)行轉(zhuǎn)換,保證坐標(biāo)系參數(shù)的一致性。完成測量定位的前提下,確保坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換的科學(xué)性,在制定工程施工區(qū)域內(nèi)就可開展工程測量工作[1]。

GNSS-RTK測量技術(shù)具有如下的應(yīng)用優(yōu)勢：(1)可以實現(xiàn)全天候施工測量作業(yè),而不必受到氣候條件的影響；(2)基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制點(diǎn)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的直接采集,更加便于采用全站儀進(jìn)行測量；(3)無需精準(zhǔn)的導(dǎo)線測量及控制精度,有效減少時間成本,技術(shù)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(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時傳輸,測量數(shù)據(jù)鏈技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定,提高測量效率。

3 GNSS-RTK測量技術(shù)在施工測量中的應(yīng)用

3.1 GNSS-RTK點(diǎn)放樣

3.1.1 獲取放樣數(shù)據(jù)

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

3.1.2 野外放樣作業(yè)

野外放樣作業(yè)是在完成初始化設(shè)置的基礎(chǔ)上,利用測量控制器軟件進(jìn)行放樣作業(yè)。在野外放樣作業(yè)中,根據(jù)測量控制器軟件的顯示數(shù)據(jù),確定放樣點(diǎn)在不同方向上的水平及垂直距離,根據(jù)箭頭指示進(jìn)行放樣測量。流動站與放樣點(diǎn)的距離,如果在設(shè)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(diǎn)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(diǎn)放樣工作初步完成,可以鍵入測量來實測檢核放樣點(diǎn),并對觀測數(shù)值加以保存。

3.1.3 分析放樣誤差

點(diǎn)放樣工作可能存在一定誤差,可能是由于測量環(huán)境中存在多路徑誤差,或者測量環(huán)境中存在信號干擾等因素,導(dǎo)致放樣誤差問題的產(chǎn)生。另外,測量人員的技術(shù)水平與專業(yè)能力也會影響點(diǎn)放樣工作的精準(zhǔn)性。

在點(diǎn)放樣過程中,當(dāng)點(diǎn)位放樣誤差超過一定額度,就需要基于誤差產(chǎn)生的成因,有針對性地采取合理措施加以消弭。例如,在點(diǎn)放樣過程中,可以對基準(zhǔn)站的位置加以調(diào)整,可以選擇遠(yuǎn)離無線電、雷達(dá)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(dǎo)航信息實現(xiàn)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(diǎn)式直線放樣,或采用點(diǎn)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(diǎn),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(jù)直線控制樁的實際需要來進(jìn)行加樁,便于進(jìn)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(fù)向,以便于對線路邊樁進(jìn)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(shè)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(diǎn)及設(shè)計樁號坐標(biāo)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(yè)中,傳統(tǒng)的曲線放樣是以其主點(diǎn)放樣結(jié)果進(jìn)行其他點(diǎn)放樣,容易出現(xiàn)誤差疊加累積。應(yīng)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(yīng)的放樣樁號,即可通過放樣界面顯示放樣點(diǎn)位信息,并對平面、高程等信息進(jìn)行自動解算,通過導(dǎo)航圖的方式顯示出來。同時可以顯示點(diǎn)位及放樣點(diǎn)位之間存在的偏移量,以及RTK天線位置調(diào)整的距離與方向。如果RTK天線位置重合于放樣點(diǎn)位置,則可以確定放樣點(diǎn)的具體點(diǎn)位,并獲取點(diǎn)位坐標(biāo)與高程進(jìn)行存儲。通過RTK技術(shù)進(jìn)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(diǎn)位放樣誤差的累積影響放樣結(jié)果,其測量精度就得以保證。如果某點(diǎn)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(jìn)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(shè)計的實際要求為基準(zhǔn),沿中線方向,以20米為間距,每隔一段距離就進(jìn)行一次測量。利用RTK技術(shù)測量,采用線路放樣方式,將流動站設(shè)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(shè)計樁號相對應(yīng)的位置,基于地形變化就可以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)信息的有效采集,并讀取測量數(shù)據(jù)記錄,對橫斷面數(shù)據(jù)加以計算。對于數(shù)據(jù)信息進(jìn)行內(nèi)業(yè)整理時,基于所采集的中線坐標(biāo)及相應(yīng)數(shù)據(jù)信息,整合橫斷面數(shù)據(jù),并輸出到計算機(jī),為道路橫斷面設(shè)計提供參考。利用RTK技術(shù)可以有效取代傳統(tǒng)的人力測量方式,有效提高測量進(jìn)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(yīng)用較為廣泛。傳統(tǒng)的地形圖測繪方式以人工測量為主流,首先進(jìn)行控制測量,進(jìn)而進(jìn)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(shù),首先對碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)加以采集,通過在碎部點(diǎn)位的停留來獲取該點(diǎn)位的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與高程數(shù)據(jù),具備較高的數(shù)據(jù)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(wǎng)是基于城市規(guī)劃、城市建設(shè)與測量放樣等需求而建立的城市測量控制網(wǎng),工程施工作業(yè)中,有可能對城市控制網(wǎng)導(dǎo)線造成破壞,影響工程測量效率和質(zhì)量,采用GNSS-RTK測量技術(shù)進(jìn)行施工測量時,可以有效保障控制測量精度。首先保障基準(zhǔn)站及流動站設(shè)置的合理性,從而進(jìn)行測量工作,如果控制點(diǎn)無法設(shè)置,可以采用交會法等方式,保障控制測量效率與質(zhì)量。GNSS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)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(jiān)測

工程項目施工作業(yè)中,針對規(guī)模較大的建筑物及構(gòu)筑物,可以采用變形測量,以明確是否出現(xiàn)工程沉陷、位移與變形等質(zhì)量缺陷。變形監(jiān)測要求具有較高的精準(zhǔn)度,同時受到各種環(huán)境因素的影響,具有一定的監(jiān)測難度。當(dāng)采用GNSS-RTK測量技術(shù)時,憑借其定位技術(shù)與監(jiān)測技術(shù),可以很好地保證變形監(jiān)測指令及效率,為工程施工質(zhì)量的控制提供參考依據(jù)。GNSS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用,在已經(jīng)變形或建筑及構(gòu)筑物的薄弱部位設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn),利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位接收裝置對基準(zhǔn)點(diǎn)及監(jiān)測點(diǎn)的信息加以定時接收,實現(xiàn)對于建筑物或構(gòu)筑物變形情況的自動化監(jiān)測,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、分析與處理,便于實現(xiàn)對建筑物或構(gòu)筑物形變情況的實時掌握[5]。

4 結(jié)語

GNSS-RTK測量技術(shù)可以應(yīng)用于點(diǎn)放樣、道路放樣、大比例尺地形圖繪制、控制測量以及變形監(jiān)測等方面。GNSS-RTK測量技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效凸顯其高精度、全天候、高效性等優(yōu)勢,在技術(shù)應(yīng)用時要注意保證測量精準(zhǔn)性,嚴(yán)格遵循相應(yīng)的技術(shù)應(yīng)用規(guī)范,合理操作相應(yīng)設(shè)備及軟硬件系統(tǒng),以保障工程測量質(zhì)量。