徠卡GNSS在高層建筑施工測量中的應(yīng)用

孫啟春

【摘要】GNSS定位技術(shù)具有精度高、速度快、全天候、誤差不累積等特點，在建筑施工測量中進行應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)越性。本文筆者將結(jié)合具體某一高層建筑施工實例，簡要探討徠卡GNSS在建筑施工測量中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】徠卡GNSS；高層建筑；施工測量

1.引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，高層建筑越來越多。高層建筑由于層數(shù)較多，往往采用的是框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在施工過程中，對于垂直度、水平度偏差以及軸線尺寸的偏差要求非常高，因此在施工測量中應(yīng)加強對這幾個方面的控制。一般情況下，在對高層建筑進行平面基準(zhǔn)傳遞時，采用的方法包括吊線法、經(jīng)緯儀投側(cè)法以及激光垂準(zhǔn)儀投點法等。進行高程基準(zhǔn)傳遞一般采用的方法則包括水準(zhǔn)測量法、懸吊鋼尺法以及全站儀三角高層測量放等。與其他幾種測量技術(shù)相比，GNSS定位技術(shù)具有精度高、速度快、全天候、誤差不累積、無需點間通視等特點，在建筑施工測量中進行應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)越性，能夠很好的提供平面和高程的三角坐標(biāo)信息。

GNSS是指全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。GNSS的工作原理是以天空中高速運轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的瞬時位置為已知量，通過觀測衛(wèi)星至GNSS接收機天線相對中心之間的距離，使用空間距離后交會的方法，即可計算出接收機當(dāng)前所處的具體位置坐標(biāo)。

2.工程概況

本工程為某一大型居住社區(qū)施工建設(shè)項目。該工程的總建筑面積為174332.3m2。該工程建筑的結(jié)構(gòu)主要是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件。該工程的建筑層數(shù)較多，施工場地較為狹窄，同時工期要求較為緊張。在工程的施工過程中，根據(jù)要求應(yīng)對建筑的垂直度。水平偏差等進行嚴(yán)格的控制，因此需要制定嚴(yán)密的施工測量作業(yè)方案。

3.GNSS系統(tǒng)靜態(tài)相對定位法

對于GNSS系統(tǒng)的應(yīng)用可以有很多不同的方法，比如說靜態(tài)定位、動態(tài)定位、相對定位以及絕對定位等方法。在這些方法中，GNSS靜態(tài)相對定位方法的測量精度最高。這種方法是指采用載波相位觀測為基本觀測量，在待測點位上設(shè)置GNSS接收機，確保穩(wěn)定，任意2臺GNSS接收機同步觀測同一組衛(wèi)星，這樣即可構(gòu)成一個基線，并在一定時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)的觀測，這樣即可準(zhǔn)確的確定整周模糊度。在采用衛(wèi)星進行觀測時，會產(chǎn)生軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機鐘差以及折射誤差等，而通過采用不同載波相位觀測量的線形組合，可以有效的減小這些誤差的存在，從而提高GNSS的測量精度。通常情況下，在測量過程中，往往采用多臺GNSS接收機同步觀測的方式，這樣可以有效的提高GNSS的幾何強度和定位精度。

4.實際施工測量過程

在本工程的施工測量中，對于前期的五棟建筑物進行觀測。本工程一共設(shè)置了4個平面控制點和3個高程控制點，其中GPS為平面控制點，BM為高程控制點。在這些控制點上需要埋設(shè)固定觀測墩。根據(jù)GPS規(guī)范的要求，對于這四個平面控制點，需要按照D級要求進行觀測。3個高程控制點則采用徠卡DNA003電子水準(zhǔn)儀進行測量，該儀器的中誤差為±0.3mm/km。以上所觀測的平面控制點和高程控制點則是作為樓層施工的軸線和標(biāo)高傳遞的起算數(shù)據(jù)。

對于這四個平面控制點和3個高程控制點需要采用GPs靜態(tài)法進行一次聯(lián)測。在聯(lián)測過程中，各個觀測時段的時間應(yīng)控制在60min，采用間隔為10s，衛(wèi)星的高度截止角則為15°。聯(lián)測完成之后需要保留觀測數(shù)據(jù)。在后期每次將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)引測到樓頂時，采取的具體措施為：在平面控制點的其中兩個點上GPS1和GPS2設(shè)置兩臺GNSS接收機，并在樓頂?shù)膬蓚€控制點GPSA和GPSB上設(shè)置兩臺GNSS接收機，這四個控制點上所設(shè)置的GNSS接收機同步進行一個時段的觀測。

將前期平面控制點和高程控制點聯(lián)測所得到的GPS觀測數(shù)據(jù)和本次引測所得到的GPS觀測數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)同時倒入到Leica Geo Office軟件中，在該軟件中可以對基線進行結(jié)算，并對重復(fù)基線的合格性進行校核，然后進行三維無約束平差的計算和二維約束平差的計算。采用徠卡測量技術(shù)所獨具的一步法即可對基準(zhǔn)投影坐標(biāo)進行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換。在徠卡所獨具的一步法轉(zhuǎn)換法中，對于高程控制點和平面控制點的轉(zhuǎn)換是分開進行計算的。在對平面控制點位進行轉(zhuǎn)換過程中，首先將WGS84地心坐標(biāo)投影到臨時的橫軸墨卡托投影中，接著對其進行相應(yīng)的處理，比如說平移、旋轉(zhuǎn)等，這樣即可將其轉(zhuǎn)換成與計算相吻合。在對高程控制點進行轉(zhuǎn)換的過程中，則采用的是一維高程擬合的簡單方式。在一步轉(zhuǎn)換法中，對于平面控制點的轉(zhuǎn)換和對高程控制點的轉(zhuǎn)換之間是不會影響的，各自所產(chǎn)生的誤差是獨立的。并且，高程已知點和平面已知點并不要求是同一個點位。將GPSA和GPSB作為兩個已知平面點，采用徠卡全站儀即可放樣出施工層面內(nèi)的各個已知軸線點的位置。并且同時將這兩個點作為已知高程點，采用水準(zhǔn)儀的測量方法即可測設(shè)出施工層面內(nèi)的各個標(biāo)高點，在這些標(biāo)高點上需要做好相應(yīng)的標(biāo)記。

為了有效的確保這種測量方法的可靠性和精度，本工程分層在5層和10層的頂板上采用常規(guī)的測量方法同時進行了兩次的測量，并將常規(guī)的測量方法所得到的觀測數(shù)據(jù)與GNSS測量技術(shù)所得到的觀測數(shù)據(jù)進行對比分析。

5.GNSS測量基線精度

采用徠卡GNSS測量技術(shù)進行靜態(tài)觀測可以達到很高的測量精度。一般情況下，這種方法的標(biāo)稱精度可以達到3mm+0.5×10-6D，其中D為測距。本工程各個測點之間的距離在0.5km左右，因此可以達到其測量精度為3mm。

6.垂直度計算和標(biāo)高的控制

在高層建筑的施工控制中，為了有效的確保建筑物豎向垂直度和幾何尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)對高層建筑每層施工軸線進行正確的引投和傳遞。如果所引投和傳遞的施工軸線點位存在較大的誤差，則會導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)各個部位之間產(chǎn)生很大的施工誤差，這會直接影響到高層建筑的強度和穩(wěn)定性。

本文筆者將以18號樓的觀測結(jié)果為例。在每次觀測之后，可以及時計算出本次觀測相對于首先觀測時的垂直度。我們可以清楚的看出，本工程建筑物垂直度和標(biāo)高的控制結(jié)果滿足規(guī)范的要求。

7.結(jié)語

針對當(dāng)前建筑工程的快速建設(shè)，確保施工質(zhì)量是首要任務(wù)。其中施工測量是建筑工程施工的重要環(huán)節(jié)，對于垂直度、水平度偏差以及軸線尺寸等均需要施工測量的配合。從測量結(jié)果表明，基于GNSS定位技術(shù)的施工測量結(jié)果精度滿足規(guī)范要求，實現(xiàn)快速精確的施工測量，可為同類工程提供參考借鑒。

參考文獻

[1]徐偉忠.GNSS定位技術(shù)在PC項目高層建筑中的應(yīng)用[J].上海建設(shè)科技，2014，（04）：27-29.