GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

張琳

江蘇省地質(zhì)工程有限公司 江蘇南京 210018

摘要：在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)時(shí)，均需要進(jìn)行工程測(cè)量工作。近年來，隨著測(cè)繪技術(shù)的快速發(fā)展，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GPS，Global Positioning System）在工程測(cè)量領(lǐng)域的帶了廣泛的應(yīng)用。

論文介紹了GPS技術(shù)，探討了GPS常用的測(cè)量模式，包括靜態(tài)測(cè)量、GPS RTK測(cè)量模式。分析了GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，并以公路工程為例，分析了以上測(cè)量模式在工程測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用。其中靜態(tài)測(cè)量主要用于首級(jí)平面控制測(cè)量，建立首級(jí)平面控制網(wǎng)，為工程設(shè)計(jì)、施工提供平面依據(jù)；GPS RTK可以進(jìn)行圖根點(diǎn)測(cè)量、大比例尺地形圖測(cè)繪、道路中線測(cè)設(shè)、施工放樣、橫縱斷面測(cè)量等工作。

GPS技術(shù)的應(yīng)用，在保證測(cè)量精度的同時(shí)，提高了工程測(cè)量的工作效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：1、GPS；2、工程測(cè)量；3、應(yīng)用；4、精度

一、GPS技術(shù)介紹

（一）GPS簡(jiǎn)介

GPS可以全天候提供高精度導(dǎo)航定位服務(wù)，同時(shí)也廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、氣象觀測(cè)及預(yù)報(bào)、授時(shí)服務(wù)、姿態(tài)測(cè)量、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。GPS在軍事、經(jīng)濟(jì)、政治等方面均具有重要意義，是目前發(fā)展最快的產(chǎn)業(yè)之一。

（二）GPS相對(duì)靜態(tài)測(cè)量模式

靜態(tài)測(cè)量定位是認(rèn)為在GPS定位過程中，整個(gè)測(cè)量過程中接收機(jī)天線的位置相對(duì)于地球保持不變；在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的時(shí)候，將接收機(jī)的位置作為一個(gè)不隨時(shí)間變化的量。相對(duì)定位則是指進(jìn)行GPS定位時(shí)，使用多臺(tái)接收機(jī)進(jìn)行同步觀測(cè)進(jìn)行采集數(shù)據(jù)，利用同步觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算各測(cè)之間的相對(duì)位置，如坐標(biāo)差、基線向量等。數(shù)據(jù)處理的過程一般包括基線向量結(jié)算、網(wǎng)平差、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等，最終求出高精度的網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)。目前，GPS相對(duì)靜態(tài)測(cè)量主要用于首級(jí)控制測(cè)量，為工程建設(shè)提供起算點(diǎn)。

（三）GPS RTK測(cè)量模式

RTK是以載波相位觀測(cè)量為基礎(chǔ)的實(shí)時(shí)差分測(cè)量技術(shù)，可以分為基準(zhǔn)站。移動(dòng)站、數(shù)據(jù)鏈三部分。RTK測(cè)量時(shí)，在基準(zhǔn)站上安置一臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)，連續(xù)對(duì)可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，將連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站自身信息通過數(shù)據(jù)鏈傳送給移動(dòng)站。移動(dòng)站接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)外及來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，通過手簿內(nèi)置軟件實(shí)時(shí)解算移動(dòng)站的三維坐標(biāo)，同時(shí)顯示其測(cè)量的精度。用戶可以實(shí)時(shí)得到移動(dòng)站的三維坐標(biāo)和精度信息，極大的減少了冗余觀測(cè)量，提高測(cè)量的效率。在工程測(cè)量項(xiàng)目中，GPS RTK可以進(jìn)行圖根控制測(cè)量、地形圖測(cè)繪和施工放樣等工作。

GPS RTK測(cè)量的工作原理見圖2-1。

圖2-1 GPS RTK工作原理示意圖

圖2-2 CORS組成示意圖

（四）CORS測(cè)量模式

CORS由連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心和控制中心、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)四部分組成，是衛(wèi)星定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)等深度融合的產(chǎn)物。連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站網(wǎng)連續(xù)對(duì)衛(wèi)星觀測(cè)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)通過專用網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心和控制中心，經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)接脩粝到y(tǒng)，用戶系統(tǒng)根據(jù)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)和移動(dòng)站接收的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，即可實(shí)時(shí)得到移動(dòng)站的三維坐標(biāo)。

CORS組成及工作原理見圖2-2。

三、GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用

（一）GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用簡(jiǎn)介

工程建設(shè)項(xiàng)目繁多，主要包括建筑工程、線路工程、橋隧工程、水利工程、地下工程、海洋工程等。在以上工程測(cè)量中，GPS的作用和應(yīng)用方法是類似的，都是由設(shè)計(jì)階段測(cè)量、施工階段測(cè)量、運(yùn)營(yíng)結(jié)算測(cè)量組成。

1、GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

建筑工程測(cè)量是為工業(yè)與民用建筑設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備安裝等而開展的測(cè)量活動(dòng)。其工作的主要內(nèi)容包括建設(shè)區(qū)地形圖測(cè)繪、施工控制網(wǎng)的建立、建筑施工放樣和建筑變形監(jiān)測(cè)等工作。

GPS在建筑工程測(cè)量中應(yīng)用廣泛，可以采用GPS RTK進(jìn)行地形圖測(cè)量和建筑施工放樣，使用GPS靜態(tài)測(cè)量建立施工控制網(wǎng)。受到測(cè)量環(huán)境的影響，目前GPS在建設(shè)中的建筑物變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用較少。

2、GPS技術(shù)在線路工程測(cè)量中的應(yīng)用

線路工程是指鐵路、公路、架空索道、自流和壓力管線、輸電線路等建設(shè)工程。線路工程測(cè)量是指線路工程勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理各階段所進(jìn)行的測(cè)量工作，工作的內(nèi)容主要包括控制測(cè)量、帶狀地形圖測(cè)繪、縱橫斷面測(cè)量、中線測(cè)量、施工放樣、竣工測(cè)量等。

GPS在線路工程測(cè)量的各項(xiàng)內(nèi)容中均有應(yīng)用，其中控制測(cè)量主要采用GPS靜態(tài)測(cè)量的方法，可以無需通視遠(yuǎn)距離測(cè)量的GPS RTK技術(shù)，在線路工程帶狀地形圖測(cè)繪、縱橫斷面測(cè)量、中線測(cè)量、施工放樣、竣工測(cè)量應(yīng)用具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

3、GPS技術(shù)在隧道工程、地下工程測(cè)量中的應(yīng)用

在隧道工程、地下工程測(cè)量中，GPS技術(shù)有一定的局限性。不過GPS技術(shù)在隧道洞外控制測(cè)量、地下工程地面控制測(cè)量中應(yīng)用廣泛，一般采用GPS靜態(tài)測(cè)量的方法布設(shè)控制網(wǎng)，然后通過聯(lián)系測(cè)量將洞外（地面）控制點(diǎn)導(dǎo)入洞內(nèi)（地下）。

4、GPS技術(shù)在海洋工程測(cè)量中的應(yīng)用

海洋工程測(cè)量主要包括平面位置測(cè)量和水深測(cè)量?jī)刹糠謨?nèi)容，水深測(cè)量主要采用單波束回聲測(cè)深、多波束回聲測(cè)深、機(jī)載激光測(cè)深等方法。平面位置測(cè)量一般采用GPS測(cè)量的方法。海上平面測(cè)量多采用GPS差分定位，主要有位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分、相位差分等方法。

5、GPS技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用綜述

工程測(cè)量一般分為設(shè)計(jì)階段測(cè)量、施工階段測(cè)量、運(yùn)營(yíng)結(jié)算測(cè)量，在各項(xiàng)工程測(cè)量中，GPS的作用和應(yīng)用方法是類似的，其中設(shè)計(jì)階段，GPS的主要用途是進(jìn)行首級(jí)控制測(cè)量和地形圖測(cè)繪工作，施工階段GPS的主要用途是進(jìn)行施工控制網(wǎng)布設(shè)、點(diǎn)位放樣、施工測(cè)量工作。因此，論文不再詳細(xì)敘述GPS在各類工程測(cè)量中的應(yīng)用，而以公路工程為例，分析GPS在工程測(cè)量中的應(yīng)用。

（二）GPS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

1、工程概況

某高速公路建設(shè)項(xiàng)目是區(qū)域性重要高速公路，全長(zhǎng)約73.278km，設(shè)計(jì)速度為100-120km/h，按照雙向六車道的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)工程建設(shè)要求，項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行首級(jí)控制測(cè)量及大比例尺帶狀地形圖測(cè)繪，為工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)；同時(shí)在公路中線測(cè)設(shè)、橫縱斷面測(cè)量、施工放樣等工作。

2、GPS靜態(tài)測(cè)量在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

（1）公路工程控制網(wǎng)的網(wǎng)型設(shè)計(jì)

在進(jìn)行公路首級(jí)控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，控制點(diǎn)一般沿公路的走向成對(duì)布設(shè)，每隔5km布設(shè)一對(duì)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)布設(shè)時(shí)充分考慮GPS靜態(tài)測(cè)量對(duì)周邊環(huán)境的要求，控制點(diǎn)上空開闊，遠(yuǎn)離高壓線及電磁干擾，遠(yuǎn)離大面積的水面，同時(shí)進(jìn)行GPS控制網(wǎng)網(wǎng)型設(shè)計(jì)需要綜合考慮線路的交叉與銜接、控制點(diǎn)的通視、控制點(diǎn)之間的距離等因素[6]。由于高速公路建設(shè)周期較長(zhǎng)，地形圖測(cè)繪、公路設(shè)計(jì)、中線測(cè)量、施工放樣、竣工測(cè)量等工作均需要使用控制點(diǎn)，為了避免受到破壞，控制點(diǎn)需要布設(shè)在遠(yuǎn)離施工范圍點(diǎn)位穩(wěn)定的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)為了保證點(diǎn)位穩(wěn)定、減少對(duì)中誤差，控制點(diǎn)可以采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。

選擇位于線路起止附近及中間的三個(gè)C級(jí)GPS控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)，經(jīng)過實(shí)地踏勘，三個(gè)起算點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定，沒有移動(dòng)破壞的跡象，可以作為起算點(diǎn)。采用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、精度可靠的邊連式布網(wǎng)方法布設(shè)控制網(wǎng)，在C級(jí)起算點(diǎn)的基礎(chǔ)上布設(shè)30個(gè)E級(jí)控制點(diǎn)。

（2）公路工程控制網(wǎng)的施測(cè)

GPS控制網(wǎng)施測(cè)使用5臺(tái)經(jīng)過檢測(cè)的天寶R8雙頻GPS接收機(jī)，測(cè)量前做好控制測(cè)量計(jì)劃并進(jìn)行星歷預(yù)報(bào)，選擇合適的時(shí)間進(jìn)行觀測(cè)既可以保證測(cè)量的精度，有能提高工作效率。每個(gè)作業(yè)時(shí)段，觀測(cè)員均需量取兩次天線高，兩次互查不超過3mm時(shí)取平均值作為最終的天線高，同時(shí)需要認(rèn)真做好觀測(cè)記錄，需要記錄的內(nèi)容包括控制點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)、測(cè)量員、儀器的編號(hào)、觀測(cè)日期、每個(gè)時(shí)段的起止時(shí)間、儀器天線高、衛(wèi)星狀況等。測(cè)量時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的各項(xiàng)要求，E級(jí)GPS控制網(wǎng)的觀測(cè)要求見表3-1。

表3-1 E級(jí)GPS控制網(wǎng)的觀測(cè)要求表

項(xiàng)目要求項(xiàng)目要求

衛(wèi)星截止高度角/（°）15同時(shí)觀測(cè)有效衛(wèi)星數(shù)≥4

有效觀測(cè)衛(wèi)星總數(shù)≥4觀測(cè)時(shí)段數(shù)≥1.6

時(shí)段長(zhǎng)度≥40min采樣間隔（s）5～15

（3）數(shù)據(jù)處理與精度分析

①基線向量解算

采用天寶TBC軟件進(jìn)行基線向量結(jié)算和平差。野外觀測(cè)完成后，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與處理，并做好數(shù)據(jù)備份。在進(jìn)行基線解算前，首先對(duì)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行干預(yù)，剔除觀測(cè)質(zhì)量不佳的部分?jǐn)?shù)據(jù)，并采用刪除觀測(cè)值殘差比較大的時(shí)段、改變衛(wèi)星高度角、選取不同的參考衛(wèi)星等方法進(jìn)行優(yōu)化，并再次解算。

對(duì)基線向量解算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)重復(fù)基線精度和閉合環(huán)閉合差，見下圖。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，閉合環(huán)比例殘差最大的為C092-E043-E044-C092（異步環(huán)），其比例殘差為1.716ppm；閉合環(huán)檢測(cè)、重復(fù)基線檢測(cè)精度均較高?？梢钥闯?，該項(xiàng)目基線精度可靠，可以滿足GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的要求。

圖3 基線比例參差分布圖

表3-2 三維無約束平差點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)表

最大（cm）最?。╟m）平均（cm）

0.740.220.58

1.290.560.89

0.930.540.77

②三維無約束平差

三維無約束平差的主要目的是評(píng)定GPS控制網(wǎng)的內(nèi)符合精度。選擇位于測(cè)區(qū)中央的E032控制點(diǎn)的WGS84坐標(biāo)作為起算數(shù)據(jù)，采用TBC軟件進(jìn)行三維無約束平差，精度情況見下表。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，三維無約束平差后，該控制網(wǎng)中最弱點(diǎn)X、Y、Z方向的精度均優(yōu)于1cm。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，該控制網(wǎng)基線向量協(xié)方差因子合理，內(nèi)符合精度較高，無明顯的粗差。

③約束平差

選擇三個(gè)已知C級(jí)GPS控制點(diǎn)作為起算點(diǎn)進(jìn)行約束平差，得到控制網(wǎng)的1980西安坐標(biāo)系坐標(biāo)。平差后最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差為 ±1.39cm，對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)為E019；最弱邊E019-E020基線，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/26360?？梢钥闯觯摽刂茰y(cè)量成果可以滿足技術(shù)設(shè)計(jì)及GB/T18314-2009《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》的要求。

3、GPS RTK在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

采用GPS RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，基準(zhǔn)站有架設(shè)在已知點(diǎn)和架設(shè)在未知點(diǎn)上兩種作業(yè)模式。由于基準(zhǔn)站需要選擇在四周開闊、點(diǎn)位較高的區(qū)域，為了滿足基準(zhǔn)站的架設(shè)要求，多將基準(zhǔn)站架設(shè)在未知點(diǎn)上?；鶞?zhǔn)站架設(shè)完成后，移動(dòng)站到已知控制點(diǎn)采集數(shù)據(jù)，完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作，到已知控制點(diǎn)檢查無誤后即可開始測(cè)量和放樣工作。對(duì)于范圍較小的測(cè)區(qū)，可以采集兩個(gè)平面高程控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)，求取四參數(shù)；對(duì)于范圍較大的測(cè)區(qū)，需要測(cè)量至少三個(gè)已知點(diǎn)的坐標(biāo)，求取布爾莎（Bursa）七參數(shù)，采用布爾莎七參數(shù)時(shí)，控制點(diǎn)需要分布均勻并能控制整個(gè)測(cè)區(qū)。采用GPS RTK作業(yè)方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)候，需要滿足CH/T2009-2010《全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)（RTK）測(cè)量規(guī)范》的各項(xiàng)要求。目前，在公路建設(shè)項(xiàng)目中，GPS RTK主要進(jìn)行大比例尺地形圖測(cè)繪、公路中線測(cè)設(shè)、施工放樣、橫縱斷面測(cè)量等工作。

（1）GPS RTK在大比例尺地形圖測(cè)量中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的地形測(cè)量多采用全站儀極坐標(biāo)法，需要在首級(jí)控制測(cè)量的基礎(chǔ)上，布設(shè)導(dǎo)線控制網(wǎng)，然后進(jìn)行碎部測(cè)量。受到控制網(wǎng)布設(shè)、通視條件、測(cè)量范圍等因素的影響，該方法測(cè)量效率較低。GPS RTK優(yōu)化了大比例尺地形圖測(cè)繪的工作流程，提高了工作效率。首先根據(jù)測(cè)區(qū)環(huán)境進(jìn)行劃分，對(duì)于滿足GPS RTK測(cè)量要求的區(qū)域，可以直接使用GPS RTK進(jìn)行碎部數(shù)據(jù)采集，采集地形、地物信息；不能滿足GPS RTK測(cè)量要求的區(qū)域，首先使用GPS RTK布設(shè)圖根控制點(diǎn)，然后采用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行碎部數(shù)據(jù)采集。采用GPS RTK布設(shè)圖根控制點(diǎn)時(shí)，為了滿足全站儀測(cè)量的需要，以兩兩通視的點(diǎn)對(duì)的方式布設(shè)，每個(gè)圖根控制點(diǎn)均獨(dú)立的觀測(cè)兩次，平面位置較差小于3cm、高程較差小于5cm時(shí)，其平均值作為圖根點(diǎn)的最終成果。以GPS RTK圖根點(diǎn)為起算點(diǎn)，使用全站儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要對(duì)GPS RTK圖根點(diǎn)的精度進(jìn)行檢查，要求距離比例誤差不能大于1/3000。

野外數(shù)據(jù)采集完成后，檢查數(shù)據(jù)的完整性與正確性，無誤后將GPS RTK數(shù)據(jù)與全站儀數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，采用成圖軟件按照GB/T20257.1-2007《國(guó)家基本比例尺地形圖圖式第一部分：1：：500 1：1000 1：2000地形圖圖式》的要求進(jìn)行地形圖繪制。成圖后，測(cè)量人員及質(zhì)量檢查人員對(duì)地形圖成果進(jìn)行全面檢查，并編寫檢查報(bào)告。

采用全站儀結(jié)合GPS RTK進(jìn)行地形圖測(cè)繪，可以充分發(fā)揮GPS RTK測(cè)量效率高、自動(dòng)化智能化、測(cè)量過程靈活的優(yōu)點(diǎn)，又使用全站儀彌補(bǔ)了GPS RTK的局限性，優(yōu)勢(shì)明顯。

（2）GPS RTK在公路中線測(cè)設(shè)與施工放樣中的應(yīng)用

公路設(shè)計(jì)人員根據(jù)大比例尺地形圖完成公路設(shè)計(jì)后，需要進(jìn)行公路中線測(cè)設(shè)工作，即根據(jù)設(shè)計(jì)中線坐標(biāo)在實(shí)地確定道路中線的位置。GPS RTK在此工作中優(yōu)勢(shì)明顯，首先將中線坐標(biāo)文件輸入到儀器手簿中，選取放樣中線點(diǎn)，GPS RTK手簿會(huì)顯示并提醒放樣中線點(diǎn)的位置，根據(jù)提示移動(dòng)即可完成中線測(cè)設(shè)工作。為了保證放樣的精度，在放樣前、放樣中和放樣后均需到已知控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢核，檢查GPS RTK的精度。由于GPS RTK測(cè)量沒有累計(jì)誤差，每個(gè)中線點(diǎn)均獨(dú)立測(cè)設(shè)完成，故精度較高。同時(shí)，GPS RTK手簿中有功能多樣的道理測(cè)設(shè)程序，可以利用專用程序完成放樣點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算并直接放樣，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算-測(cè)設(shè)-施工一體化作業(yè)，且放樣的精度可以達(dá)到厘米級(jí)，提高了施工的工作效率。

不過，由于GPS RTK測(cè)量時(shí)可能存在粗差，采用GPS RTK進(jìn)行施工放樣和道路中線測(cè)設(shè)時(shí)，需要做好檢查工作。

（3）GPS RTK在橫縱斷面測(cè)量中的應(yīng)用

橫縱斷面測(cè)量是公路工程測(cè)量的重要工作之一，可以在已有的大比例尺地形圖上根據(jù)地形地物繪制，也可以采用傳統(tǒng)方法或GPS RTK實(shí)測(cè)。采用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需要首先確定公路中線的位置，然后才能進(jìn)行測(cè)量工作。采用GPS RTK的方法進(jìn)行公路橫縱斷面測(cè)量時(shí)，可以實(shí)時(shí)在RTK手簿上顯示公路中線的位置及橫斷面的測(cè)量范圍，測(cè)量范圍明確，數(shù)據(jù)采集速度快，提高了橫縱斷面測(cè)量的工作效率。

將GPS RTK采集到的數(shù)據(jù)整理后，采用斷面成圖軟件，按照一定的比例尺，計(jì)算斷面特征點(diǎn)的高程和距離即可完成橫縱斷面圖的繪制工作。

（4）GPS RTK測(cè)量精度檢核

在測(cè)量的過程中，多次到已知控制點(diǎn)進(jìn)行精度檢核，檢查GPS RTK的測(cè)量精度，檢查結(jié)果見表3-3。

表3-3 GPS RTK精度檢查統(tǒng)計(jì)表

點(diǎn)號(hào)Δx/cmΔy/cmΔm/cmΔh/m

JHD010.72.62.693.2

JHD021.21.92.252.5

JHD031.31.11.701.8

JHD041.01.82.062.1

均值1.051.852.182.4

可以看出，GPS RTK測(cè)量精度較高，平面較差均小于3cm，高程較差均小于4cm，可以滿足地形圖測(cè)量、施工放樣及橫縱斷面測(cè)量的精度要求。

4、CORS在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用

在公路工程測(cè)量中，CORS測(cè)量?jī)?nèi)容與應(yīng)用方向與GPS RTK相同，測(cè)量精度與GPS RTK一致。與GPS RTK相比，CORS無需架設(shè)基準(zhǔn)站，單人單機(jī)即可進(jìn)行測(cè)量，效率高速度快，儀器使用效率更高，且測(cè)量范圍更大，測(cè)量成果更加穩(wěn)定。近年來各地CORS建設(shè)完成和似大地水準(zhǔn)面精化工作的開展，為公路工程測(cè)量提供了更加便捷的方式。

四、GPS的優(yōu)點(diǎn)及局限性

（一）GPS的優(yōu)點(diǎn)

1、GPS可以無需通視遠(yuǎn)距離測(cè)量。

傳統(tǒng)的測(cè)量方法受到距離及通視條件的影響較大，通視條件差時(shí)測(cè)量難度非常大。而GPS測(cè)量方法通過衛(wèi)星確定實(shí)地位置，不需要通視即可大范圍遠(yuǎn)距離進(jìn)行測(cè)量，與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，GPS技術(shù)在建立工程控制網(wǎng)、大范圍測(cè)量等應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

2、GPS的測(cè)量精度高、遠(yuǎn)距離測(cè)量時(shí)無累計(jì)誤差。

目前GPS相對(duì)靜態(tài)定位可以達(dá)到毫米級(jí)精度，GPS RTK也達(dá)到了厘米級(jí)精度，與傳統(tǒng)的三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)等控制測(cè)量方式相比，GPS測(cè)量方法每個(gè)控制點(diǎn)均獨(dú)立觀測(cè)，無累計(jì)誤差，保證了測(cè)量的精度。長(zhǎng)距離帶狀的公路工程測(cè)量更能發(fā)揮GPS無累計(jì)誤差的優(yōu)勢(shì)。

3、GPS測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度低，作業(yè)效率高。

與傳統(tǒng)的測(cè)量方式不同，GPS測(cè)量更加自動(dòng)化、智能化。采用GPS進(jìn)行控制測(cè)量時(shí)，只需做好儀器架設(shè)工作并按時(shí)開機(jī)，GPS接收機(jī)即可自動(dòng)完成數(shù)據(jù)采集及存儲(chǔ)工作，無需人為進(jìn)行干預(yù)；采用GPS RTK進(jìn)行測(cè)量時(shí)，移動(dòng)站單人即可完成測(cè)量工作，與全站儀等傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比，更加靈活高效，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，提高了測(cè)量的工作效率。同時(shí)，GPS測(cè)量成果數(shù)據(jù)均使用軟件自動(dòng)化處理，避免了人為誤差，保證了成果的精度和可靠性。

4、GPS受外界環(huán)境影響小，可以全天候作業(yè)。

傳統(tǒng)的測(cè)量方式受到光照、通視、天氣（如大霧等）等影響較大，而GPS測(cè)量受到外界環(huán)境的影響較小，可以全天候進(jìn)行測(cè)量（如夜間、大霧天氣等）。

（二）GPS的局限性

1、在建筑物密集、高大樹林區(qū)域測(cè)量受到了一定的限制。

由于GPS主要接收衛(wèi)星信號(hào)，因此在建筑物密集的城市街道范圍、高大密集樹木的遮擋區(qū)域，GPS測(cè)量受到了一定的限制。采用GPS測(cè)量方式布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，控制點(diǎn)應(yīng)盡可能避開建筑密集區(qū)，要求控制點(diǎn)上空開闊，上空15°范圍內(nèi)無高大建筑物和樹木遮擋。在建筑密集區(qū)進(jìn)行碎部測(cè)量時(shí)，可以采用GPS RTK與全站儀相結(jié)合的方式，可以充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，提高工作效率。

2、GPS RTK測(cè)量模式可能存在粗差。

采用GPS RTK方式進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于測(cè)量點(diǎn)缺乏必要的檢核條件，可能存在粗差且難以發(fā)現(xiàn)，因此需要做好檢查工作。常用的檢查方法有重復(fù)測(cè)量檢查、傳統(tǒng)測(cè)量方法檢查等。重復(fù)測(cè)量檢查即每個(gè)點(diǎn)均采用GPS RTK獨(dú)立觀測(cè)兩次，比較兩次測(cè)量成果較差，較差在允許范圍內(nèi)，可視為無粗差；采用全站儀對(duì)相鄰的GPS RTK控制點(diǎn)進(jìn)行距離和高差檢核，當(dāng)超限時(shí)，需要分析超限的原因并重新測(cè)量。

結(jié) 論

GPS技術(shù)在公路工程測(cè)量中的應(yīng)用極為廣泛，從工程設(shè)計(jì)階段的首級(jí)控制測(cè)量、大比例尺地形圖測(cè)繪到工程施工階段的中線測(cè)設(shè)、施工放樣及后期的竣工測(cè)量，均離不開GPS技術(shù)。同時(shí)，GPS技術(shù)具有無需通視遠(yuǎn)距離測(cè)量、精度高、無累計(jì)誤差、測(cè)量勞動(dòng)強(qiáng)度低，作業(yè)效率高、受外界環(huán)境影響小、可以全天候作業(yè)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)在工程測(cè)量中得到更加廣泛的應(yīng)用。

近年來，隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，很多區(qū)域已經(jīng)完成了CORS建設(shè)和似大地水準(zhǔn)面的精化工作，綜合運(yùn)用CORS和似大地水準(zhǔn)面精化成果，可以實(shí)時(shí)獲取高精度

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（3）鋼筋磚懸挑法。當(dāng)新房為平房的時(shí)候，上部結(jié)構(gòu)的荷載比較小，但是老房子的基礎(chǔ)寬度也較小的時(shí)侯，可以在皮磚的水平縫中加入鋼筋，再用水泥砂漿砌筑這樣就可以替混凝土挑梁，此種技術(shù)一般用于舊房接建平房，如果在水平

縫中置放鋼筋網(wǎng)片效果會(huì)更好，見圖。

老房基礎(chǔ) 新房基礎(chǔ)

圖3

七、加層的幾個(gè)技術(shù)問題

在舊房加層進(jìn)行改造的工程中，經(jīng)常性的會(huì)遇到舊房子原基礎(chǔ)寬度不夠。以下是解決辦法，首先先幫寬是基礎(chǔ)工程補(bǔ)加強(qiáng)度的通用的方法，就是在房屋的基礎(chǔ)外再加一鋼筋混凝土套，來使新基礎(chǔ)寬度達(dá)到計(jì)算的要求。另外在外卸荷時(shí)，可以在原來老建筑外縱向的兩側(cè)面，計(jì)算同時(shí)來確定打樁的數(shù)量，在房屋的柱頂可以用條形承臺(tái)梁進(jìn)行相應(yīng)的連結(jié)，在新加層全部荷載上可以通過框架柱來傳至整個(gè)的承臺(tái)梁，然后再傳至樁上。最后就是內(nèi)卸荷，將加層荷載以及原建筑上的一部荷載，進(jìn)行改向轉(zhuǎn)卸到新房子的新增加基礎(chǔ)上，如圖。

圖4

八、結(jié)語(yǔ)

本文所引用的實(shí)例只是局限于單一的新、老房屋建設(shè)工程，在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí)還要進(jìn)行因地制宜。