手持GPS和户外助手App在“树顶漫步”规划设计中的运用

邓天明

陕西星光工程设计有限公司 陕西 西安 716000

“树顶漫步”青少年生态文明科普教育基地，该项目集互动、体验、科普为一体。在建的项目有森林科普创意观光教学点、互动体验栈道、丛林穿梭体验滑道、森林特色树屋、滑雪场、迷宫玉米、青少年森林运动基地、儿童青少年森林拓展中心、残障人士拓展训练中心、自然科学课外实践基地[1]。

2015年初，“树顶漫步”青少年生态文明科普教育基地，开始实地规划设计工作。我带领团队人员进入“树顶漫步”拟建规划营地，开始最初的规划设计和场地建设。在手机没有信号，山高林密的原始森林里，进行规划设计和方案的落实是有相当大的难度的。由于项目的实施地在户外，原始森林。团队中位置多以停车场、几公里、大榆树、鹰嘴崖等来阐述。为了解决场地定位的难题，通过适用智能手机的户外App软件，找到最适合的户外助手App。由于该软件地图需要网络支持，有时山高林密的地方没有办法正常使用。为解决这个问题，采用Garmin手持GPS机[2]。

手持GPS具备专业面积测量功能（航迹、航线、等宽测量模式）。

户外助手App是一个户外运动必备手机软件，包含了测距、轨迹、指南针等。

手持GPS和户外助手App两个相互结合，相互验证比较，为项目精确的采集和定位提供了可靠的数据来源。

1 营地规划用地占地量测的应用

根据拟建项目的规划用地，在同林场和当地政府进行土地征迁量测工作中。最初的几个地块采用皮尺量、手持手持GPS、户外助手App、全站仪测量共同量测[3]。土地丈量工作效率方面：数据最快，用人最少的是手持手持GPS、户外助手App；接下来是全站仪；最慢，用人最多的是人工皮尺丈量。数据准确性方面：计算出来的数据在0.5%左右，其中尺子量测面积最大，全站仪测量最小，手持手持GPS和户外助手App数据数据误差在0.2%。其中坡地和平地误差最大。现在土地确权都采用RTK进行测量定位，采用国家规定坐标系。占地上村民和林场能够接受平面投影面积的取用。村民能够接受 手持手持GPS和户外助手App现场采集的占地面积。经过实地检验测量误差后，后续的土地量测全部采用手持GPS和户外助手App共同量测。并且将数据库文件整理后，形成了准确完善的项目规划占地文件。对地块进行编号后，规划设计在各地块完成规划设计工作后，实时将规划方案及构筑物控制点发到户外助手App内，便于后续工作的开展。

2 营地规划现场调查和场地平整

根据1:10000地形图，在图上找出平缓宽阔的地域，将现实的网格控制坐标和手持GPS定到同一坐标系后，将准备调查的大概范围控制点记录下来，再根据手持GPS的点位导航功能寻找拟规划地块。

找到拟建场地后，运用手持GPS的面积记录功能，沿项目范围走一周后，记录下行走轨迹和地块面积[4]。在内业处理数据的时候能够将该数据直接导入到谷地图上看，也可以在CAD图上布置。

运用手持GPS的点位标记功能，将图上定好的位置在实地现场放出后，施工机械进行场地清表，场地平整后，用钢尺进行构造物基础测量放样。

在这个工程实例中对于占地较大的构筑物场地规划设计、场地平整等工作可以直接采用手持GPS定位。清完表后，在平整好的场地上能够方便准确的进行下阶段的工作。

3 “树顶漫步”观光塔栈道的初步设计和数据采集

观光塔栈道采用无障碍通道设计，全线采用最大纵坡6%控制。

根据塔的建设特点，在拟建栈道的坡面现场进行选线拉坡，记录每一处变化点。记录手持GPS高程数据。

将数据导入计算计后，及时进行拉坡处理，根据数据计算坡度是否满足无障碍通道纵坡6%要求。合格后，在现场采用皮尺加水准仪的方案进行拟建栈道基础放样处理，根据栈道顶数据高程反算：栈道支柱高度、地埋基础深度。

在这个工程实例中方案可行性调查是核心，手持GPS的平面误差可以满足要求，纵断面高程以坡度控制。根据爬升高度计算出最短长度后，根据内业设计，直接以施工高度现场反推支柱高度、地埋基础深度。整个工作和工序快速有效的完成，保证使用功能的前提下，手持GPS做为辅助手段和数据采集工具，为施工放样提供建设性控制数据。由于手持GPS平面位置的误差，在实际施工放样过程中，将该部分误差设置休息平台，以平坡来消化平面误差。户外助手App的数据采集和控制功能比手持GPS更好用，由于手持GPS记录路线数据时无法有效断开，会存在往返线，在内业数据处理时会增加工作量。

手持GPS的优势在没有网络信号时也能正常工作，户外助手APP地图的下载和数据的传输则依赖于网络。

4 “树顶漫步”滑道初步设计和数据采集

在滑道实施过程中，设计师根据1：10000地形图初步方案出来后，将路线数据导出后传至户外助手App。在现场沿滑道设置路线行进，记录节点控制位置数据，及沿线地质不适宜实施路段后，反馈给设计师。调整后的数据重复现场踏勘，满足实施要求后。组织测量队对拟建项目路线点进行测量，并打控制定位桩，反馈数据至设计师，设计师根据实地地面数据完成最终施工图设计。给现场提交贝壳基础设计图纸，给生产厂家提供逐桩立柱、支柱长度。现场完成贝壳基础施工后即可进行安装施工。滑道实施过程中户外助手App充当方案放样测量，初步设计复核测量的工作。减少测量队动用全站仪或者RTK次数。在山高林密的环境中减少了前期的投入人数和测量设备的使用。提高了效率，减少成本。在滑道施工中，前期踏勘可以使用手持GPS，在二次方案复核的时候就要用到户外助手App，因为户外助手App能够快速的将CAD设计数据准确的导入软件，并马上就能够进行现场放线。手持GPS要将CAD数据导入就比较复杂，一组数据处理到导入需要半小时，且必须经过电脑数据线导出、导入数据。因此在项目中户外助手App的使用率远远高于手持GPS，且智能手机普及率高，使用方便，户外助手App的使用在施工现场很好的解决了位置定位的难题，项目中多以拟建项目的名称命名地块，如：森林旅馆、观星楼、卡丁车展馆、卡丁车赛道等。

5 “树顶漫步”卡丁车赛道初步设计和数据采集

在卡丁车赛道实施过程中，“树顶漫步”请省内资深赛车手，现场选线定线。沟通和实施过程中，专业选手的体量感和根据现场实际情况因地制宜的设计出最会理趣味性最高的赛道。在现场放线是采用塑料绳单边布线的方式。在这个专业车手设计的赛车道的现场，我通过户外助手App的记录路线定位功能将路线完美的记录下来。内业时在图上还原后，发现整个卡丁车赛道完美的诠释了设计来源于生活，通过恢复路线中线后，弯道加宽，竖曲线顺应地形地貌。实际施工中并没有完全按照最初设计来，减少测量队动用全站仪或者RTK次数。在山高林密的环境中减少了前期的投入人数和测量设备的使用。提高了效率，减少成本。在滑道施工中，前期踏勘可以使用手持GPS，在二次方案复核的时候就要用到户外助手App，因为户外助手App能够快速的将CAD设计数据准确的导入软件，并马上就能够进行现场放线。手持GPS要将CAD数据导入就比较复杂，一组数据处理到导入需要半小时，且必须经过电脑数据线导出、导入数据。因此在项目中户外助手App的使用率远远高于手持GPS，且智能手机普及率高，使用方便，户外助手App的使用在施工现场很好的解决了位置定位的难题，项目中多以拟建项目的名称命名地块，如：森林旅馆、观星楼、卡丁车展馆、卡丁车赛道等。

总结

由“实时桩号系统”的组合（电脑软件：AutoCAD、谷地地理信息系统（GoodyGIS）；智能手机软件：户外助手App）。路线kml文件导出，在项目实际使用中，从CAD数据到谷地桩号kml文件生成也就是3-5分钟。户外助手app能够直观的提供现场桩号位置，方便施工管理、技术人员现场施工控制。随身携带的桩号显示，方便的为施工现场提供统一的控制体系。在实际使用中大大减少了施工现场桩号标识丢失，无法进行施工指导的尴尬；大型的场地平整中通过户外助手App提供的桩号位置，有经验的技术员能够完成场地初步平整、清表等施工作业，减少因为无桩号，不能开始工作的机械人员窝工。

曾经最优秀的公路工程技术人员能够一口报出所处位置的桩号（误差在20m-50m之间）；现在我公司普遍使用“实时桩号系统”的施工现场具有准确的桩号标识（误差在2m-5m之间），准确的应用于场地的平整、原材料的堆放；软基、滑坡等病害上报桩号、位置的准确性，极大的提高了公路工程施工现场的管理控制准确性和统一性。施工事件桩号汇报制度的落实（如：没有使用系统前以三道窑子……十道窑子；大榆树、石崖畔等地形特征点作为参照物），避免了因位置理解错误给施工管理造成损失。极大的提高了企业形象和管理水平。

对“实时桩号系统”在施工中能够指导施工生产，提高工作效率的应用，应该积极的推广！