GPS-RTK技术在港口码头测量中的应用

沈相儒

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概况

天津港北港池海嘉汽车滚装码头工程建设于天津港北疆港区，该项目东侧为已投入运营的环球滚装码头。根据需求，码头岸线长565m，拟建2 个汽车装滚泊位，以停靠70 000t 滚装船为建设标准。从具体分布情况来看，本工程位于岸线转角区域，于西侧增设了长度75m 的平台段。码头采取连片满堂式的设计形式，水工建筑物是重要部分，含前、后桩台以及接岸处。

2 RTK技术的特点

沉桩作业采取GPS-RTK 技术，现场设置了基准接收机，将其有效连接至2 台流动接收机。根据施工要求，在打桩船上布置流动站，形成“海上打桩定位系统”，具体布置方案如图1所示。

图1 流动站布置方案

为满足测量要求，共设置2 座流动站，当生成基准站信号后，经计算即可求得具体坐标关系，连接A、B两点并分别将其与桩心C相连，通过此方式即可产生△ABC，在此基础上进一步求得桩心C的坐标。

相比于传统方法，GPS-RTK 技术的应用效果更佳，具备如下5 点优势：

1）精简测量流程，实行一体化作业的方式，工程人员的室外工作强度得到大幅度缓解，在短时间内即可完成放样。

2）突破了传统方式下分级布网、逐级控制的局限性，单个测区可达到一次性布设的效果，提升了控制网的灵活性，设置的控制点数明显减少，在展开图根加密控制的同时可兼并做好碎部的测量作业。

3）提升了数据采集效率，省去了画草图环节，针对各个碎部点赋予特定的格式，具备被数字测图软件识别的特点，提升了图形编辑效率。

4）碎部量测的灵活性得以提升，不再受到图幅便捷的限制性影响，内业成图后即可采取分幅与接边处理措施，便捷性良好。

5）测量所得结果的可靠性好，在GPS 技术的支持下，可满足1∶500 图根控制所提出的精度要求，避免了误差过度集中的现象，在大比例尺测图中具有适用性。

3 施工测量

3.1 施工控制网的建立

以业主需求为准，明确测量控制基准点，创建GPS 临时基准站，为之引入了稳定性更高的双频GPS 技术，并辅以全站仪设备，实现高精度的平面控制。当形成基准点后，选择合适的区域测放控制点，后续正式施工作业时可灵活地展开平面控制作业，根据工程需求确定观测周期，即每月执行一次，分析所得数据并对不合理之处采取修正措施。

3.2 测量方法

本工程所处位置与岸线距离较远，除常规测量方式外，还为之引入了GPS-RTK 测量技术，由此创建平面控制网。根据测量需求，准备了全站仪、经纬仪以及水准仪3 类设备，协同作业并展开细部放样工作。

做好施工前的准备工作，对于测量技术人员而言应掌握图纸提及的各项要点，提升施工技术规范性，从实际情况出发生成施测方案，经技术人员审核并无误后，即可施测放样。工程中，应注重对桩位的保护，以便给施工作业提供可靠的指导。测量放线是重要的前期准备工作，要求测量技术人员具备较高的专业水平，能够全方位掌握施工图纸，评定复拟图表中各数据的合理程度，并以技术规范为准做好测量工作【1】。在此之前，要面向整个施工单位技术交底，施工人员要全面掌握沿线的各个导线点、控制桩等工程参数，经复核后再正式施工作业。

1）测量方法。引入GPS-RTK 技术，在此基础上辅以常规的测量方法，创建完整的平面控制网，以便展开测量工作。

2）控制网的建立。以控制基准点为参考，于岸侧设置GPS基准站，基于双频GPS 技术做好平面控制。考虑业主给定的基准点，选取合适的区域设置控制点，为施工环节的平面控制提供支持，观测周期为一月一次，针对所得数据加以分析，对不足之处采取修正措施。

3）打桩定位。（1）设置GPS 定位系统。从工作机制上看，基于RTK 方式可实现对船体的实时控制，诸如位置、方向等，将所得结果呈现于计算机屏幕上。将该值与设计坐标展开对比分析，调整船体位置，无误后方可下桩开打。（2）桩位校核。此环节主要目的在于提升桩位的精确性，设备为全站仪。

4）沉降及位移观测。以设计图纸为准，做好沉降与位移观测工作。为满足此要求，在地基上设置高程控制点，遵循的是每间隔50～60m 设置1 个的原则，总数量为11 个。关于沉降和位移观测点的设置，较为合适的位置是码头后方的地面上，并采取定期观测的方法。挖泥作业时的监测工作尤为关键，初期每3d 观测1 次，后续阶段以沉降情况为准做灵活调整，完成挖泥作业后评定现场稳定程度，可采取每10d 观测1 次。沉降观测的可行设备为自动安平水准仪，将控制点作为起算点，形成一条闭合性质的线路，求得沿线各点的高程值。关于水平位移的观测，此环节所需设备为全站仪，以控制点为基准，评定各点与之产生的位置关系，并对比分析。

5）岸坡观测。（1）关于沉降位移观测点的设置，具体方式为沿码头纵向设置，彼此间距控制为100m。（2）提出如下几点观测要求：初期加大观测频率，采取1d 观测1 次的方式，结束所有桩基施工并且达到相对稳定的状态后（通常需经过5d），即可终止观测。在此过程中，若变形曲线表现出变陡的趋势，需暂停施工作业，并加大单日观测次数，针对特殊区域采取针对性观测措施。确定控制标准，即沉降≤10mm/d，位移≤4mm/d，整个阶段产生的总位移≤30mm。

6）测量资料管理。经测量后汇总资料，涉及的方面较多，如控制点验收资料、放样信息、施工以及竣工阶段各自对应的测量资料、仪器检验情况等。生成的资料应具备可保存的能力，以免出现资料遗失现象。部分资料需进行备案或交由专业人员审批，此类工作均要落实到位，且要严格遵循特定程序来展开。

4 GPS-RTK技术在港口码头测量中的应用

4.1 创建基准站

此项工作是实现RTK 测量的关键，确定参考点的合适位置，其应当在地势较高处，并满足交通便捷的要求，以便提升卫星信号的收发效率。

4.2 设定转换参数

此处采取相对坐标与相对高程的方式。具体操作方法为：在基准站设置仪器，根据实际情况输入仪器斜高参数，使其存储于接收机中，启动蓝牙通信，实现与电台的稳定连接，给予一个虚拟的坐标后得到转换参数，获得该值后将其载入，后续即可生成相对坐标。结束基准站的设置工作后，基于相同的方式设置流动站，经配置且无误后，检验2 台流动站的工作状态，要求采集的数值应足够准确。

从实时RTK 测量工作来看，所得结果与数据链性能存在密切的关联，且均为独立观测的方式，考虑到数据的可靠性要求，必须在观测前做好准备工作，即对已知点比测，基于此途径分析基准站和移动站参数配置情况，并评定数据链通信的稳定程度。要求检测时间相对较长，以更为准确地分析仪器工作状态，提升检测结果的可靠性。

4.3 内业成图

需明确的是，外业RTK 测量文件采取的是特定的数据库文件格式，其特殊性在于无法被成图软件调用。基于此，应启用“导出”功能，将项目文件载入计算机中，经转换处理后使其成为通用格式，并在CASS 绘图软件中打开，综合参考外业草图，高效完成纵断面成图作业。

4.4 灌注桩RTK与常规测量的比较分析

在施工定位中，按照监理和甲方的技术要求，采用全站仪进行施工定位放样，但受施工场地空间限制，加之运输车辆比较多，钻探机器分布比较密集，测量定向通视常常被遮挡，严重影响施工进度。同时，由于施工现场地质条件影响，现场基准点可能分布在较远区域，在灌注桩施工区域受地质因素影响常常发生位移和沉降，不适合加密控制点，进而影响工程常规定位精度。为了按时保质保量地完成工程施工的需要，采用新的方法和技术RTK 进行施工。在使用RTK 测量时，应采用带简易脚架的对中杆，以提高对中的精度。为了提高施测精度仪器采用双星GPS，其可以有效地提高卫星观测数量，并且对2 套卫星进行互检校正。在建设方提供的控制点的基础上进行RTK 测量，并且采用全站仪进行检查，发现其平面位置可以满足精度要求，但高程精度达不到技术要求。考虑到灌注桩后期破桩头需要采用水准仪精确标定高程，所以，对高程的精度可以放宽到±30mm。

5 结语

RTK 技术的适用性较强，在科技水平逐步提升之下，其在测绘工作中取得了一系列成果，能够为港口码头的测量提供技术支持，确保各环节施工作业的可靠性。对于技术人员，则要突破传统技术的束缚，从行业内积极学习先进技术，将其灵活应用于工程中，助力工程事业的发展。