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摘要:測量是工程建設(shè)的基礎(chǔ),對規(guī)模較小的港航、互通立交、單體橋梁工程,因其受工程勘察費用、工期要求等因素制約,短期內(nèi)小范圍高精度控制網(wǎng)建立成為必然;采用GPSRTK靜態(tài)、動態(tài)功能分別做控制網(wǎng)、聯(lián)網(wǎng)放線,利用導(dǎo)線測量建立控制網(wǎng)與之校核,驗證了GPSRTK技術(shù)在土建工程測量中的準確性、高效性與方便性,為該技術(shù)在后續(xù)類似工程建設(shè)中的廣泛和縱深應(yīng)用提供了可借鑒的技術(shù)實踐。
關(guān)鍵詞:GPSRTK,測量技術(shù)
1、GPSRTK測量的原理
GPSRTK衛(wèi)星定位系統(tǒng)采用距離交會法,在待測點設(shè)置GPS接收機,在某一時刻同時接收3顆以上的衛(wèi)星,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計算求得此時接收機到3顆衛(wèi)星距離。
2、GPSRTK測量的特點
與傳統(tǒng)測量方法相比,GPSRTK衛(wèi)星定位測量具有以下優(yōu)點:(1)測量精確程度高;(2)測量自動化程度高,操作方便;(3)測量時間短,加密控制點效率高;(4)測站間不受通視條件的限制;(5)測量受氣候條件影響小;(6)測量提供平面和高程坐標。
3、GPSRTK測量的應(yīng)用
土木建筑工程測量主要應(yīng)用了GPSRTK系統(tǒng)的兩大功能:靜態(tài)功能和動態(tài)功能:靜態(tài)功能是通過接收衛(wèi)星信息,確定地面某點的三維坐標;動態(tài)功能是通過衛(wèi)星定位系統(tǒng),將已知空間或平面坐標的點位,實地放樣到地面上。因此,可利用GPSRTK的靜態(tài)功能做控制點,動態(tài)功能做中樁放線。
3.1已建互通立交在港航中的應(yīng)用實例
(1)某立交平面控制網(wǎng)測量均采用GPSRTK衛(wèi)星定位系統(tǒng)做控制點,采用每點觀測時間不小于1min重復(fù)觀測兩次、取中數(shù)作為坐標數(shù)據(jù)的平差方法,建立了專為中小型工程項目,特別是互通立交改擴建、單體橋梁改擴建項目的滿足工程需要的E級平面控制網(wǎng)。
(2)在《GPS在二期工程施工控制測量中的應(yīng)用》一文中利用GPS做控制點,然后用全站儀對控制點之間的距離進行測量,并對兩種方法所測得的距離進行比較,以《施工測量規(guī)范》規(guī)定的測站測設(shè)精度不得低于±17mm為依據(jù),利用GPS建立某工程施工控制網(wǎng)。
3.2已建橋梁工程中的應(yīng)用實例
3.2.1項目概況
某人行交通橋改造工程,其主橋為2~100m變截面預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu),南北引橋為預(yù)應(yīng)力混凝土后張結(jié)構(gòu)簡支橋面連續(xù)空心板,南側(cè)新建路基長度約50m,與某工程新建運河南大堤平交,北側(cè)引橋直接與舊橋順接。鑒于工程主體為289.3m的改建、新建橋梁,橋梁僅8m寬,橋梁寬跨比較小,某人行交通橋平面控制網(wǎng)的建立、測量采用GPSRTK測量為主與全站儀導(dǎo)線測量為輔的雙控方案。
3.2.2測量等級
根據(jù)《公路勘測細則》(JTG/TC10-2007)表4.1.1-2條規(guī)定,并結(jié)合某人行交通橋改擴建工程的技術(shù)難度,橋梁控制網(wǎng)采用二、三、四級公路要求的平面控制測量等級,選定設(shè)計控制網(wǎng)等級為二級。
3.2.3測量實施
根據(jù)《公路勘測細則》(JTG/TC10-2007)的規(guī)定,二級平面控制網(wǎng)中相鄰點之間的距離在平原、微丘區(qū)不得小于200m,最大距離不應(yīng)大于平均邊長的2倍,平均邊長參照值為0.3km。圖1為在某人行交通橋橋址處南側(cè)平原微丘區(qū)建立的大地四邊形控制網(wǎng)。各控制點采用預(yù)先埋置十字刻劃鋼釘?shù)乃鄩K、頂面十字刻痕的水泥方形墩等方式實現(xiàn)。
圖1大地四邊形控制網(wǎng)大樣圖
采用GPSRTK的靜態(tài)功能,以某工程已知高等級控制點為基準,對控制點BM1~BM4進行兩次觀測,每次時間不少于40min,兩次測量所得數(shù)據(jù)的平均值作為該點坐標。測量時采用的主要技術(shù)要求為:衛(wèi)星高度角不小于15°,靜態(tài)放置時間≥40min,平均重復(fù)設(shè)站數(shù)≥1.2次,同時觀測有效衛(wèi)星個數(shù)≥4個,GDOP≤6)。表1為對靜態(tài)數(shù)據(jù)分析所得控制點坐標成果。
表1GPSRTK靜態(tài)控制點坐標表(m)
BM13824263.204497180.3916
BM23824398.224497506.0626
BM33824607.841497376.6004
BM43824638.959497032.791
3.2.4控制測量成果校驗
人行交通橋改擴建工程技術(shù)難度較為復(fù)雜,新舊橋連接及主橋施工控制均對控制網(wǎng)精度提出較高的要求,為此設(shè)計階段采用GTS-332全站儀對大地四邊形控制網(wǎng)進行導(dǎo)線測量,用以校核GPSRTK靜態(tài)測量控制網(wǎng)數(shù)據(jù)。大地四邊形控制網(wǎng)的實測邊長Li及內(nèi)角αi見表2~3。
表2大地四邊形實測邊長(m)
實際量測的大地四邊形邊長L1352.5516
L2246.3672
L3345.2130
L4403.7000
表3大地四邊形實測內(nèi)角(°)
實際量測的大地
四邊形內(nèi)角(°)a188°55'43"
a280°49'06"
a3126°52'38"
a463°23'05"
以BM3起算點,假定起始方位角為148°17'50″,通過編制導(dǎo)線測量計算程序,其中,程序平差分以下兩步進行:(1)角度閉合差的計算與調(diào)整,調(diào)整原則是將滿足容限的閉合差以相反的符號平均分配到各觀測角中(若不能均分,一般情況下短邊的夾角多分配一些);(2)坐標增量閉合差的計算與調(diào)整,調(diào)整原則是將坐標增量△X、△Y的閉合差fx、fy以相反的符號、按與邊長成正比的方式加權(quán)分配到各增量中。平差后各控制點坐標見表4。
表4導(dǎo)線測量平差后控制點坐標(m)
BM13824263.204497180.3916
BM23824398.224497506.0626
BM33824607.841497376.6004
BM43824638.959497032.791
將GPSRTK的靜態(tài)測量及GTS-332全站儀導(dǎo)線測量所得的大地四邊形的邊長數(shù)據(jù)平差后的修正值列于表5中,通過表中數(shù)據(jù)比較可得:兩種方法測邊結(jié)果的邊長最大差值為6.0mm,滿足《公路勘測細則》表4.1.2-2規(guī)定的每邊測距中誤差不大于11mm的要求;同時,也滿足《公路勘測細則》表4.1.4-4規(guī)定的二級導(dǎo)線網(wǎng)測距精度±5mm<mD≤±10mm的要求,其中mD為每公里測距中誤差。
表5測量大地四邊形邊長比較(m)
項目全站儀靜態(tài)GPSRTK全站儀-靜態(tài)GPSRTK
L1352.554352.5510.003
L2246.367246.373-0.006
L3345.211345.215-0.004
L4403.701403.705-0.004
3.2.5控制測量成果的應(yīng)用
以建立的大地四邊形控制網(wǎng)為基準,采用GPSRTK動態(tài)功能,對人行交通橋護欄內(nèi)側(cè)邊緣點及其它關(guān)鍵點進行聯(lián)測,利用采集數(shù)據(jù)對橋梁線位進行擬合,確定路線起終點坐標及曲線參數(shù);并將確定的線位參數(shù)輸入GPSRTK中,用動態(tài)功能進行中樁放線。
4、結(jié)語
綜上所述;本文闡述了GPS(GlobalPositioningSystem)全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域;特別地GPSRTK(realTimekinematics)已在土建工程領(lǐng)域的靜態(tài)控制網(wǎng)測量(載波相位差分技術(shù))和動態(tài)RTK測量(載波相位動態(tài)實時差分技術(shù))得了較為廣泛的應(yīng)用。
參考文獻:
[1]余金巧.GPS技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2011,37(26)
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