GNSS-RTK测量技术在施工测量中的应用

燕毅峰

(连云港职业技术学院,江苏 连云港 222000)

GNSS-RTK测量技术中,是基于卫星定位系统,该技术的应用具灵活性、便捷性与高效性,凭借其巨大的技术应用优势而得以广泛应用于我国建筑工程、地质测绘与水利灌溉等各个方面,并且发挥着极大的作用,减少了传统测量技术应用时所需要投入的人力、物力与时间成本。

1 GNSS-RTK测量技术的应用原理

GNSS-RTK测量技术的应用,是以卫星定位系统为基础的,采用RTK技术对测量指定位置坐标系的三维坐标,具体是由全球定位系统接收机、流动站、基准站及实时差分软件及数据链组成,测量精度达到厘米级。

GNSS-RTK测量技术应用具有较为简单的原理,对于建设工程进行实际的施工测量时,需要设置卫星定位系统接收机基准站,选择高精度的控制点,基于基准站来选择流动站的设置距离及流动点位的具体位置。确定基准站及流动站之后,利用卫星定位系统接收机在相应操作指令的控制下,根据卫星定位系统在工程测量范围内部进行有效观测,以数据链为媒介,向流动站传输观察点坐标信息等相应数据,在流动站,以相应软件系统为途径,对卫星定位信号及基准站数据进行差分处理及平方处理,以最终确定流动站三维坐标。

2 GNSS-RTK测量技术的应用流程和优势

出于确保GNSS-RTK测量技术测量效果的考量,需要严格遵循技术应用流程。首先,对控制资料加以完整收集,基于测量信息与工程实际情况,明确施工测量要求,全面收集工程施工范围内的高等级控制点信息,对控制点信息加以核对以保证数据信息的精准性与完整性,为工程施工测量提供精准保障；其次,合理选择基准站,并对基准站加以设置,明确基准站控制点精度,并在宽阔环境下明确测量坐标精度。以工程施工测量实际要求为基础,结合工程施工环境,确保天线类型、电台类型与测量方法的合理性；再次,合理设置流动站。以内置接受电台为路径,明确流动站的前提下,开始施工测量工作。需要先对流动站进行初始化设置,以更好地保证工程测量精度。流动站初始化之后,同步观测的卫星数量至少要5颗,如果观测卫星数量不足5颗,则对流动站进行重新初始化设定。其四,转换坐标系统,卫星定位系统系统测量过程中,采用1984世界大地坐标系,而工程施工测量则可以选择地方坐标系,两种坐标系需要在实际的工程测量前后进行转换,保证坐标系参数的一致性。完成测量定位的前提下,确保坐标系统转换的科学性,在制定工程施工区域内就可开展工程测量工作[1]。

GNSS-RTK测量技术具有如下的应用优势：(1)可以实现全天候施工测量作业,而不必受到气候条件的影响；(2)基于卫星定位系统控制点实现数据的直接采集,更加便于采用全站仪进行测量；(3)无需精准的导线测量及控制精度,有效减少时间成本,技术便捷有效；(4)保证测量均衡,提高测量可靠性。利；(5)采用的快速算法,提高测量计算精度；(6)可以实现数据信息的实时传输,测量数据链技术应用稳定,提高测量效率。

3 GNSS-RTK测量技术在施工测量中的应用

3.1 GNSS-RTK点放样

3.1.1 获取放样数据

放样开始之前,根据放样点数量的多少来选择放样数据的获取方式,如果放样点数量较少,则可以采用直接录入的方式,将放样点数据信息人工录入到测量控制系统中；如果放样点数量过多,人工录入会消耗大量时间,则可以在完成数据文件制作之后,利用计算机将文件导入测量控制器中。需要对放样点完成校正工作之后,才可以导入放样点[2]。

3.1.2 野外放样作业

野外放样作业是在完成初始化设置的基础上,利用测量控制器软件进行放样作业。在野外放样作业中,根据测量控制器软件的显示数据,确定放样点在不同方向上的水平及垂直距离,根据箭头指示进行放样测量。流动站与放样点的距离,如果在设定值以下,则测量控制器会显示同心圆与十字丝,前者为放样点的位置,后者为天线中心的位置,整平流动站天线之后,如果同心圆与十字丝的圆心重合,则点放样工作初步完成,可以键入测量来实测检核放样点,并对观测数值加以保存。

3.1.3 分析放样误差

点放样工作可能存在一定误差,可能是由于测量环境中存在多路径误差,或者测量环境中存在信号干扰等因素,导致放样误差问题的产生。另外,测量人员的技术水平与专业能力也会影响点放样工作的精准性。

在点放样过程中,当点位放样误差超过一定额度,就需要基于误差产生的成因,有针对性地采取合理措施加以消弭。例如,在点放样过程中,可以对基准站的位置加以调整,可以选择远离无线电、雷达与高压电线的开阔地形,或者采用具备误差削弱效果的天线等方式。如果RTK测量误差较大且难以削弱,则可以采用其他测量方式。

3.2 GNSS-RTK道路放样

3.2.1 直线放样

在电杆排放、线路放样等工作中的使用较为常见,基于导航信息实现对于待测直线的快速定位,具有较高的便捷性与高效性,常见的放样测量方式为两点式直线放样,或采用点位及方位角的方式来确定放样直线[3]：(1)到直线。确定放样直线上的任一点,以便于确定直线定线；(2)到直线桩号。确定桩号及桩间距,根据直线控制桩的实际需要来进行加桩,便于进行里程桩的放样；(3)到直线的桩号及偏移量。基于任意桩号,确定放样的偏移量,向右偏移为正向,向左偏移为负向,以便于对线路边桩进行放样；(4)到直线桩号与偏角。基于放样偏角来对直线桩号加以设定,以便于与测量横断面。直线放样时,如果流动站位于放样方向上,则基于“测量”功能,确定定点及设计桩号坐标之间的差值,基于差值大小明确是否具备重新放样测量的需要。

3.2.2 中线放样

在路桥、电力、管线等管线工程作业中,传统的曲线放样是以其主点放样结果进行其他点放样,容易出现误差叠加累积。应用RTK中线放样,需要首先访问RTK软件的中线放样界面,录入相应的放样桩号,即可通过放样界面显示放样点位信息,并对平面、高程等信息进行自动解算,通过导航图的方式显示出来。同时可以显示点位及放样点位之间存在的偏移量,以及RTK天线位置调整的距离与方向。如果RTK天线位置重合于放样点位置,则可以确定放样点的具体点位,并获取点位坐标与高程进行存储。通过RTK技术进行放样测量,无论误差控制还是偏差控制都可以满足工程施工测量的精度要求,且不会由于点位放样误差的累积影响放样结果,其测量精度就得以保证。如果某点位测量误差超出一定额度,就需要基于测量放样的实际条件来对误差源头进行判断,并加以排除[4]。

3.2.3 道路横断面测量

对于道路横断面的测量工作,基本上是以工程设计的实际要求为基准,沿中线方向,以20米为间距,每隔一段距离就进行一次测量。利用RTK技术测量,采用线路放样方式,将流动站设置到任意位置,都可以明确该流动站与中线之间的垂直距离,这种情况下将流动站放置于与设计桩号相对应的位置,基于地形变化就可以实现对于数据信息的有效采集,并读取测量数据记录,对横断面数据加以计算。对于数据信息进行内业整理时,基于所采集的中线坐标及相应数据信息,整合横断面数据,并输出到计算机,为道路横断面设计提供参考。利用RTK技术可以有效取代传统的人力测量方式,有效提高测量进度并缩短工期。

3.3 大比例地形图的绘制

大比例尺地形图通常在道路与桥梁工程中的应用较为广泛。传统的地形图测绘方式以人工测量为主流,首先进行控制测量,进而进行碎部测量,但很多情况下,需要消耗大量的人力、物力与时间成本。在绘制大比例带状地形图的过程中,采用GNSS-RTK测量技术,首先对碎部点数据加以采集,通过在碎部点位的停留来获取该点位的坐标数据与高程数据,具备较高的数据采集效率,同时可以避免图根控制,降低测量难度。

3.4 控制测量

城市控制网是基于城市规划、城市建设与测量放样等需求而建立的城市测量控制网,工程施工作业中,有可能对城市控制网导线造成破坏,影响工程测量效率和质量,采用GNSS-RTK测量技术进行施工测量时,可以有效保障控制测量精度。首先保障基准站及流动站设置的合理性,从而进行测量工作,如果控制点无法设置,可以采用交会法等方式,保障控制测量效率与质量。GNSS-RTK测量技术的应用,有效提高了测量范围与覆盖面积,提高了工程测量效率与测量精度。

3.5 变形监测

工程项目施工作业中,针对规模较大的建筑物及构筑物,可以采用变形测量,以明确是否出现工程沉陷、位移与变形等质量缺陷。变形监测要求具有较高的精准度,同时受到各种环境因素的影响,具有一定的监测难度。当采用GNSS-RTK测量技术时,凭借其定位技术与监测技术,可以很好地保证变形监测指令及效率,为工程施工质量的控制提供参考依据。GNSS-RTK测量技术的应用,在已经变形或建筑及构筑物的薄弱部位设置基准点,利用卫星定位系统定位接收装置对基准点及监测点的信息加以定时接收,实现对于建筑物或构筑物变形情况的自动化监测,对监测数据进行收集、分析与处理,便于实现对建筑物或构筑物形变情况的实时掌握[5]。

4 结语

GNSS-RTK测量技术可以应用于点放样、道路放样、大比例尺地形图绘制、控制测量以及变形监测等方面。GNSS-RTK测量技术的合理应用可以有效凸显其高精度、全天候、高效性等优势,在技术应用时要注意保证测量精准性,严格遵循相应的技术应用规范,合理操作相应设备及软硬件系统,以保障工程测量质量。