GPS-RTK技術(shù)在建筑工程測量中應(yīng)用

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［摘要］近年來，我國的工程施工難度呈現(xiàn)出顯著的增長趨勢，施工環(huán)境也越發(fā)復(fù)雜，為此，必須積極展開對工程測量技術(shù)的探索，以更好適應(yīng)建筑工程施工的需求。此外，隨著測量技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，已有越來越多先進(jìn)的測量技術(shù)在測量工程之中得到了廣泛應(yīng)用，其中也包含gps-rtk技術(shù)，這是一種十分先進(jìn)的測量技術(shù)，具有良好的測量精度。本文將就GPS-RTK技術(shù)在建筑工程實(shí)際測量之中的應(yīng)用展開探索，并明確其技術(shù)要點(diǎn)，以便促進(jìn)其在建筑工程測量中的應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］GPS-RTK技術(shù)；建筑工程測量；技術(shù)要點(diǎn)

科技的持續(xù)發(fā)展在一定程度上推動(dòng)了GPS-RTK技術(shù)的發(fā)展，此類技術(shù)中所應(yīng)用的RTK技術(shù)通常具有較高的準(zhǔn)確性，可以起到精準(zhǔn)的定位和監(jiān)控效果。而GPS技術(shù)自投入使用以來，便已受到了人民群眾的高度喜愛，既可以為人們的出行提供便利，也可以減少相關(guān)人員在工程測量領(lǐng)域的工作壓力，有效提升工作效率。然而，現(xiàn)階段GPS技術(shù)在應(yīng)用的過程中仍然存在一定的限制，為了建立更為高效的工程施工模式，GPS-RTK技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。隨著該技術(shù)的不斷發(fā)展，已經(jīng)在建筑工程測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了普及，但是由于該技術(shù)系統(tǒng)較為復(fù)雜且操作難度較高，為工程測量實(shí)踐帶來了一定的難度。為此，本文將針對該技術(shù)在工程測量之中的技術(shù)要點(diǎn)展開分析，以推動(dòng)該技術(shù)的發(fā)展，切實(shí)提升工程測量效率。

1GPS-RTK技術(shù)簡述

1.1GPS技術(shù)

該技術(shù)誕生于美國，是一種智能化的導(dǎo)航系統(tǒng)，又被稱作“全球定位系統(tǒng)”，兼具測距、授時(shí)、導(dǎo)航等多種功能，主要由以下幾種結(jié)構(gòu)構(gòu)成：用于接收信號的用戶站、處于空中的特定衛(wèi)星和地球上的信息跟蹤監(jiān)控站。該系統(tǒng)具備在全球海陸空等多個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全范圍、全時(shí)段導(dǎo)航及定位全覆蓋的能力，已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。一般而言，GPS系統(tǒng)常常表現(xiàn)為功能多、效率高、全時(shí)段覆蓋、精確度高、易于操作及應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)[1]。

1.2RTK技術(shù)

該技術(shù)借助對載波相位的差值實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)即時(shí)的動(dòng)態(tài)定位，已經(jīng)得到了廣泛運(yùn)用，深受各類人士喜愛。利用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)全球定位，并展開對于目標(biāo)的實(shí)時(shí)精準(zhǔn)測量，其測量精度誤差極小，一般可以控制在幾厘米以內(nèi)?，F(xiàn)階段該技術(shù)已經(jīng)在建筑測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了普遍應(yīng)用，要求測量人員將其作為實(shí)時(shí)測量的工具，并用于地圖拓?fù)渲校瑫r(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測，在最大限度內(nèi)削弱了人工成本。同時(shí)，通過該技術(shù)可以精準(zhǔn)地確定指定坐標(biāo)系之中特定測站點(diǎn)的三維定位結(jié)果，并將結(jié)果誤差控制在合理范疇內(nèi)，一般為厘米級。通過RTK技術(shù)所得出的觀察及檢測結(jié)果一般會傳達(dá)到基準(zhǔn)站之中，并通過基準(zhǔn)站的中介作用傳輸?shù)搅鲃?dòng)站。在此過程中，借助流動(dòng)站既可以實(shí)現(xiàn)對于基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)接收，也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測，并將結(jié)果以GPS的形式展示，在此基礎(chǔ)上構(gòu)成明確的差分測量值，借助實(shí)際觀測值展開對于此數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，以便減少誤差，將誤差控制在合理范疇內(nèi)（一般為厘米級）。針對由基準(zhǔn)站所測量的觀測數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，以便建立對于不同衛(wèi)星系統(tǒng)的清晰認(rèn)知，借助計(jì)算的形式得到精準(zhǔn)的點(diǎn)位坐標(biāo)。盡管此過程需要嚴(yán)格的中介轉(zhuǎn)化，但是由于定位結(jié)果的處理速度相對較快，可以保持在1秒以內(nèi)，所以可以展現(xiàn)出良好的應(yīng)用效果。對于RTK技術(shù)而言，如何高效處理并運(yùn)輸數(shù)據(jù)是其應(yīng)用的重點(diǎn)和難點(diǎn)，運(yùn)用RTK技術(shù)進(jìn)行定位需要建立對系統(tǒng)所監(jiān)測數(shù)據(jù)及其傳輸過程的精準(zhǔn)實(shí)時(shí)觀測，并且由于此過程的數(shù)據(jù)量通常較大，需要保持基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)接收時(shí)的波特率，一般控制在9600以上，對技術(shù)應(yīng)用環(huán)境提出了較高的要求。為此，可以通過GPS-RTK的形式實(shí)施數(shù)據(jù)監(jiān)測，該技術(shù)原理是借助無線電臺的形式，將從基準(zhǔn)站之中收集和觀測而來的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，以便周邊移動(dòng)站之中的GPS信號接收機(jī)接收基準(zhǔn)站所傳輸?shù)男盘?，且不影響附近移?dòng)站的衛(wèi)星觀測工作，具有良好的應(yīng)用前景[2]。科技的持續(xù)發(fā)展在一定程度上推動(dòng)了RTK技術(shù)的發(fā)展，讓RTK技術(shù)的形式實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)化，不再繼續(xù)沿用原本一加一或一加二的形式，而是應(yīng)用了廣域差分領(lǐng)域的形式，并在此基礎(chǔ)上不斷發(fā)展衍生，出現(xiàn)了諸如連續(xù)運(yùn)營參考站等多種形式的技術(shù)站。在該系統(tǒng)投入應(yīng)用后，有效推動(dòng)了RTK技術(shù)的運(yùn)行和發(fā)展，在拓展RTK測量領(lǐng)域的基礎(chǔ)上推動(dòng)了數(shù)據(jù)傳輸，不僅提升了數(shù)據(jù)處理速度，還有效拓展了數(shù)據(jù)容量，表現(xiàn)出極高的應(yīng)用價(jià)值。

2GPS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用

2.1控制測量

現(xiàn)階段，GPS-RTK技術(shù)已經(jīng)在等級和性質(zhì)各異的GPS控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了普及運(yùn)用，在實(shí)施控制網(wǎng)布設(shè)時(shí)，GPS技術(shù)的測量精度要顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，且由于不需要額外使用時(shí)間進(jìn)行定位點(diǎn)的創(chuàng)設(shè)，表現(xiàn)出良好的自動(dòng)化水平。該技術(shù)的控制測量之中的技術(shù)要點(diǎn)如下：第一，在現(xiàn)場工作中，借助GPS技術(shù)實(shí)施控制測量。使用GPS技術(shù)進(jìn)行觀測，一般以定位測量的衛(wèi)星信號為前提，無需與觀測站實(shí)現(xiàn)互通。需要結(jié)合測量項(xiàng)目在精度及控制測量等內(nèi)容上的要求，以建立對測量區(qū)域及地理?xiàng)l件的系統(tǒng)化了解為前提，在提升現(xiàn)有控制點(diǎn)準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對GPS點(diǎn)布局的統(tǒng)一化管理。在實(shí)際的GPS定位工作之中，要求關(guān)注以下內(nèi)容：首先，需要在具有較大視野范圍的區(qū)域內(nèi)設(shè)置觀測站，并將觀測站與障礙物之間的高度角控制在15度以內(nèi)；其次，應(yīng)盡量確保觀測站周邊沒有會對衛(wèi)星信號造成強(qiáng)反射的建筑；再次。確保在觀測站的200m范圍之內(nèi)不存在具有強(qiáng)電磁的干擾源，在最大程度上降低GPS信號的干擾。最后，GPS觀測技術(shù)和傳統(tǒng)的測量技術(shù)之間無論是在數(shù)據(jù)處理方面還是現(xiàn)場觀測方面都具有一定的差異，為此，在實(shí)際操作過程中需要按照如下步驟實(shí)施觀察：首先，進(jìn)行天線放置。在三腳架上面安裝好天線，確保天線處于水平且居中的位置；其次，將設(shè)備開機(jī)并進(jìn)行觀測，同時(shí)及時(shí)做好觀測記錄。GPS記錄一般可以分為測量手簿存儲和接收機(jī)自動(dòng)記錄存儲兩種形式[3]。

2.2數(shù)據(jù)收集

在確定好控制網(wǎng)絡(luò)后，需要結(jié)合現(xiàn)有的控制點(diǎn)信息展開地形測量工作，針對測量點(diǎn)內(nèi)流量站之中的流量情況予以收集。通常情況下，外部無線電臺和基站可以覆蓋到10km以內(nèi)的范圍，只要符合相應(yīng)的測量原理，確保流動(dòng)站位于參考站的輻射范圍以內(nèi)，便可以提取到具有高參考價(jià)值和高準(zhǔn)確性的信息。為了讓測量精度得到切實(shí)提升，需要在開始測量前針對流動(dòng)站實(shí)施調(diào)整，將三維精度測量的誤差控制在厘米級以內(nèi)。在實(shí)際測量過程中，要求盡量提升輸入轉(zhuǎn)換參數(shù)的精準(zhǔn)度，同時(shí)以科學(xué)合理的手段實(shí)施點(diǎn)位布設(shè)，嚴(yán)格把控好幾何強(qiáng)度，并結(jié)合實(shí)際測量區(qū)域的特征展開精準(zhǔn)測量[4]。

2.3數(shù)字地形圖測量

相比于過去所使用的各類映射方法，GPS-RTK映射方法所需要的控制點(diǎn)數(shù)量更少，可以在一定程度上改善傳統(tǒng)測量及控制過程中的不足。在實(shí)際操作過程中，需要首先獲取與采集點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)相關(guān)的信息，并以合理的方式進(jìn)行坐標(biāo)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入，在相關(guān)數(shù)字軟件之中生成所需的地形圖。在此過程中，數(shù)字地形圖繪制的效率一般較高，即便處于一個(gè)隱蔽且復(fù)雜的環(huán)境之中也能實(shí)現(xiàn)直接測量。

2.4施工放樣測量

以往在進(jìn)行施工放樣測量時(shí)通常借助全站儀的形式予以處理，要求保持點(diǎn)間通視的良好狀態(tài)。但是，由于受到地形和地物的限制，可能導(dǎo)致施工放樣測量的效率較低。借助GPS-RTK技術(shù)實(shí)時(shí)測量，無需通過點(diǎn)間通視的形式進(jìn)行，同時(shí)，在系統(tǒng)軟件之中便具有良好的放樣功能，可以實(shí)現(xiàn)對直線、點(diǎn)信息的精準(zhǔn)測量。在實(shí)際測量過程中，只需要向手冊之中輸入提前設(shè)計(jì)好的各類元素，便可以實(shí)現(xiàn)放樣點(diǎn)的自動(dòng)生成，與此同時(shí)，也可以充分顯示里程及偏移距離等信息，以便實(shí)現(xiàn)高效的施工放樣測量[5]。

3GPS-RTK在工程測量中的應(yīng)用實(shí)例

3.1工程簡述

現(xiàn)以丘陵地區(qū)的某建筑測量工程為例，淺析GPS-RTK技術(shù)在工程測量之中應(yīng)用時(shí)的技術(shù)要點(diǎn)。該項(xiàng)目位于丘陵地區(qū)，在項(xiàng)目周邊的測量區(qū)域內(nèi)有著豐富的森林保護(hù)區(qū)資源，內(nèi)部的運(yùn)行結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，不同建筑之間的測量高度差最大可達(dá)300m。該項(xiàng)目名目下含有許多子項(xiàng)目，其中以橋梁和隧道建設(shè)項(xiàng)目最為關(guān)鍵。由于該工程位于丘陵地區(qū)，地質(zhì)環(huán)境極為復(fù)雜，且施工難度相對較大，為此，要求工程測量團(tuán)隊(duì)盡可能提升工程測量的精確度，以保障工程項(xiàng)目的順利開展。

3.2GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

由于本次工程的地勢十分復(fù)雜，同時(shí)測量項(xiàng)目周邊有著十分豐富的森林資源，在一定程度上限制了數(shù)據(jù)傳輸速度，讓測量數(shù)據(jù)信息無法在基準(zhǔn)站點(diǎn)和流動(dòng)站點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)自由流動(dòng)，導(dǎo)致GPS-RTK技術(shù)所需的作業(yè)半徑和實(shí)際工作半徑之間存在非常大的差異。為更好解決此類問題，要求積極把控相鄰基準(zhǔn)控制站點(diǎn)之間的距離，并將其控制在標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)間距的2/3位置處。結(jié)合此次測量工作的工程實(shí)際需求，需要將GPS-RTK技術(shù)的施工半徑控制在5.3km到7.9km之間。同時(shí)，在實(shí)際測量時(shí)，由于受到基準(zhǔn)控制點(diǎn)的限制，可以借助對測量控制點(diǎn)坐標(biāo)的分析和控制實(shí)現(xiàn)對基準(zhǔn)點(diǎn)位置的精準(zhǔn)把控。借助這種辦法，可以在最大限度內(nèi)減少測量所需的檢驗(yàn)校核條件?；诖?，為了讓工程所需的精度標(biāo)準(zhǔn)得到切實(shí)滿足，要求從已知點(diǎn)中選定較高的地勢點(diǎn)，并據(jù)此實(shí)施反復(fù)多次的測量。此外，可以利用GPS-RTK設(shè)備展開對流動(dòng)站和基準(zhǔn)站位置的實(shí)時(shí)監(jiān)測，在最大程度上減少因天線高度數(shù)據(jù)變化而對建筑高程測量精度所帶來的影響。由此可見，在高層測量實(shí)踐中，需要在精準(zhǔn)輸入數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的高度需求，提升有關(guān)高度信息的精準(zhǔn)性[6]。

4結(jié)束語

總體而言，作為現(xiàn)階段建筑工程測量領(lǐng)域之中應(yīng)用較為廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，GPS-RTK測量技術(shù)在測量實(shí)踐中表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，同時(shí)使用該技術(shù)可以讓測量精度和效率得到有效保障，適用范圍較廣。在技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，要求相關(guān)測量人員充分關(guān)注實(shí)際地質(zhì)條件和工程要求，針對基準(zhǔn)控制點(diǎn)實(shí)施精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，以特定的技術(shù)流程為支撐展開坐標(biāo)參數(shù)計(jì)算和工程分布測量，讓測量的精確度得到切實(shí)提升。

參考文獻(xiàn)

[1]張家遠(yuǎn).試析GPS-RTK技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用及其技術(shù)要點(diǎn)[J].低碳世界，2021，11（1）：102-103.

[2]鞏李坡.GPS-RTK技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用探討[J].建筑與裝飾，2020（13）：100.

[3]王新，王旭，王新濤，等.航空攝影和GPS-RTK測量技術(shù)在白云湖水庫建設(shè)工程測量中的應(yīng)用[J].磚瓦，2020（7）：87-88.

[4]尹如飛.GPS-RTK測量技術(shù)在水利工程測繪中的應(yīng)用[J].裝飾裝修天地，2019（19）：378.

[5]梁志遠(yuǎn).基于GPS-RTK技術(shù)在高速鐵路工程測量中的實(shí)踐探討[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（22）：63-64.

[6]高勇強(qiáng).工程測量中GPS-RTK測量技術(shù)的應(yīng)用探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2020（24）：3142.

作者:巨天靈 單位:甘肅建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院