場地土方工程測量中應用GPS RTK的作用以及其具體計算

林朝飛

攀枝花學院交通與汽車學院，四川攀枝花 617000

隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，在很多工程中都需要對場地的土方數(shù)量進行測量。測量的主要目的就是為了計算工程過程中需要挖掘的土方數(shù)量。因為土方數(shù)量的計算能夠為工程的預算提供數(shù)據(jù)支持，也是合理安排施工現(xiàn)場的重要依據(jù)?，F(xiàn)在工程測量中，用于土方測量的技術有很多，筆者就以GPS RTK 測量技術為例，介紹它在土方測量中的作用和具體的計算方法。

1 GPS RTK 測量技術的定義和工作原理

1.1 GPS RTK 測量技術的定義

GPS RTK 測量技術就是一種實時的、動態(tài)的測量技術，是GPS 技術和數(shù)據(jù)傳輸技術結(jié)合的產(chǎn)物。這種測量技術是建立在載波相位觀測值的基礎之上的，對GPS 測量技術來說，是一種全新的突破。

1.2 GPS RTK 測量技術的工作原理

隨著GPS（全球定位系統(tǒng)）技術的不斷發(fā)展，GPS RTK 測量技術也日趨成熟，正被廣泛地應用在各個領域中。這種GPS RTK 測量技術包括基準站、移動站和數(shù)據(jù)連接三個部分。GPS RTK 測量技術在運用時，第一步就是將一臺接收機作為基準站，然后將它放在高精度的控制點的位置上，對衛(wèi)星進行持續(xù)的跟蹤觀測，并將相關的數(shù)據(jù)和信息，要通過無線電或者網(wǎng)絡傳送給移動站。移動站在接收到衛(wèi)星信號之后，利用無線接收器，對基準站的數(shù)據(jù)進行接收，然后根據(jù)定位原理，計算出移動站每一個觀測位置的三維坐標和精確度。

2 GPS RTK 測量技術在場地土方工程測量中的優(yōu)勢

第一，在場地土方工程測量中采用GPS RTK 測量技術可以不受到天氣條件和視線的限制，全天候的進行測量工作，這樣就能提高測量工作的效率；

第二，因為GPS 測量技術會設置首級控制點，GPS RTK 測量技術可以直接在它的基礎上收集相關數(shù)據(jù)。這樣就會減少進行全站測量對圖根來控制測量的要求，能夠充分利用時間，加快工程測量的進度；

第三，利用GPS RTK 測量技術得到的數(shù)據(jù)非常精確，而且精確度的平均值較高，分布比較均勻，將誤差控制在了最小的范圍之內(nèi)。這樣得出的數(shù)據(jù)精確度高，且比較穩(wěn)定，能使測量的土方量和實際的土方量無限接近；

第四，GPS RTK 技術的計算方法非常簡便，能夠迅速的計算出整周的模糊角度；

第五，因為GPS RTK 在進行定位的時候要不停地向移動站進行信息傳輸。這樣將數(shù)據(jù)連接的距離擴大，就減少了參考點的設立和信息的頻繁轉(zhuǎn)換，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間明顯縮短。

3 GPS RTK 在場地土方工程測量中具體計算

3.1 制定科學的測量方案

GPS RTK 確實能夠提高場地土方工程測量的工作效率，縮短工作時間，提供精確的定位和數(shù)據(jù)，但是并不是所有的場地土方測量都能使用這種方法。在進行測量之前，必須要根據(jù)工程測量的實際環(huán)境和工作量來綜合考慮，選擇最恰當?shù)臏y量技術和手段。在運用GPS RTK 技術進行土方測量時，至少要對5顆及以上的衛(wèi)星給保持實時跟蹤，并且基準站和移動站之間的距離不能超過5km，這樣才能保證測量結(jié)果的精確性。需要注意的是，在采用GPS RTK 技術進行土方測量時，還應該限制最大點位上的誤差范圍，這樣才能保證運動狀態(tài)下的實時三維坐標和實際的坐標之間的誤差控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3.2 具體的實施過程

在具體的測量工作中，GPS RTK 測量技術的實施包括兩個方面的內(nèi)容，即數(shù)據(jù)的收集和處理。

3.2.1 數(shù)據(jù)的采集

在土方測量的方案確定之后，就可以在工程圖測量的首級控制點上，實行RTK 的實時動態(tài)測量工作?；鶞收疚恢玫倪x擇不是毫無要求的，最好設置在視線比較開闊的地方，并且周圍的環(huán)境對它造成的煩擾不能太大。選擇好基準站的位置之后，要在其中安裝一臺負責接收數(shù)據(jù)的GPS 接收機，保持對5 顆及以上衛(wèi)星的實時跟蹤，并將GPS 接收機和電臺進行連接，以便實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。還有兩臺GPS 接收機，其中保持靜態(tài)狀態(tài)的一臺可以在基準站附近觀測幾分鐘，然后進行初始化，確認目標的坐標和高度無誤之后，就可以讓另一臺接收機從站點開始保持運動的狀態(tài)。這臺接收機在運動的過程中，可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境的草圖來安排圖根點的位置。大比例的地形測量采集位置能為現(xiàn)場環(huán)境草圖的繪制提供參考意見。如果地勢平坦，可以采用方格網(wǎng)法。如果地勢比較復雜，就可以對地形的特征點進行加密測量。

3.2.2 數(shù)據(jù)的處理

這個過程是土方量計算的具體操作過程，戶外數(shù)據(jù)的采集完成之后，就需要將采集到的數(shù)據(jù)輸入計算機，然后根據(jù)對采集到的數(shù)據(jù)進行分析和比較。如果有的位置采集到的數(shù)據(jù)不能滿足計算的需求，或者是采集的過程中，由于操作不當導致的數(shù)據(jù)誤差，又或者是超過限制的數(shù)據(jù)都要予以刪除，只能將符合計算需求和能保證計算正確的數(shù)據(jù)保留下來。

確定了數(shù)據(jù)的正確性之后，就應該按照繪制的現(xiàn)場環(huán)境的草圖對圖根點進行折斷線的連接。只有這樣，才能保證在建立數(shù)字模型的時候，能對每個觀測點之間的拓撲關系有所限制，讓每個觀測點之間的拓撲結(jié)構更接近實際情況。在對草圖的圖根點進行折斷線的連接時，應該將具有相同特點的點位連接在一起，這樣生成的數(shù)字模型才能最接近實際地形。隨后，測量人員應該按照工程建設方的要求，確定工程施工的邊界線。最后，就需要測量人員將相關的數(shù)據(jù)，例如三維坐標點和折斷線的數(shù)據(jù)等進行分層次的儲存，為管理數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)進行計算提供方便。在完成了數(shù)據(jù)的儲存之后，就可以根據(jù)規(guī)劃的需求進行土方量的計算。

4 GPS RTK 在場地土方工程測量中應該注意的問題

在場地土方的工程測量中應用GPS RTE 測量技術時，應該注意以下幾點問題：

第一點，在確定了基準站的控制點之后，應該使方格網(wǎng)點上的坐標系統(tǒng)和控制點的坐標保持一致。同時，在安裝GPS 接收機的時候，應該讓接收機的頻率和最近的基準站的頻率保持一致，這樣才能保證這個GPS 接收機符合基準站進行操作的需要；

第二點，流動站的參數(shù)設置也要和基準站的參數(shù)為標準，尤其是電臺通道操作，最好使用一個電臺通道，這樣才能保證接受信息的準確性和可靠性；

第三點，在測量的過程中，有一些會因為建筑物或者是樹木的遮擋導致信號的中斷。如果出現(xiàn)這種情況，無法收集到各個網(wǎng)點的坐標時，就可以在對附近和原本的采集點具有相同高度的目標進行數(shù)據(jù)采集。除了這種方法之外，還可以在測量的過程中沿著同一個方向?qū)@個點的數(shù)據(jù)進行收集，這樣才能將土方量測量的誤差控制在最小的范圍之內(nèi)；

第四點，測量活動的實踐表明，測量的時間對測量數(shù)據(jù)的精準度也有影響。所以在進行測量時一定要選擇最佳的測量時間，通常是在上午的11：00 之前和下午的3：30 之后。如果測量的條件允許，可以選擇在晚上進行測量，因為晚上測量的數(shù)據(jù)準確度最高。雖然GPS RTK 測量技術可以不受到天氣的條件進行全天候的測量，但是在數(shù)據(jù)采集的準確度上是有差異的，所以不能為了縮短工期，就盲目的進行數(shù)據(jù)采集，這樣只會增加計算過程中的誤差，增加投資的成本，得不償失。

5 結(jié)論

綜上所述，在場地土方的工程測量中應用GPS RTK 測量技術的應用能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)的測量，并且使計算的土方量和實際挖掘的土方量無限接近，為工程施工提供數(shù)據(jù)支持，提高工程測量的效率。但是GPS RTK 測量技術也有很明顯的缺點，必須要對衛(wèi)星保持持續(xù)的跟蹤觀測，一旦發(fā)生意外情況，就需要對系統(tǒng)進行初始化，這也是GPS RTK 測量技術中應該注意的問題。

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