GPS測(cè)量技術(shù)在大型土石方工程中的運(yùn)用.docx

GPS測(cè)量技術(shù)在大型土石方工程中的運(yùn)用摘 要 摘要 本文介紹了GPS測(cè)量技術(shù)在大型土石方中發(fā)揮的作用，分析了GPS測(cè)量技術(shù)在大型土石方工程測(cè)量工作中發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)。并以實(shí)例講述了GPS測(cè)量技術(shù)在大型土石方工程中的運(yùn)用。關(guān)鍵詞：GPS；土石方；測(cè)量1 引言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的深入 , 在各地的土地開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中 , 多數(shù)需要土地平整 , 土石方的測(cè)算必不可少 , 對(duì)工程設(shè)計(jì)和造價(jià)預(yù)算起著至關(guān)重要的作用 。 土地平整測(cè)量外業(yè)常采用水準(zhǔn)儀 、 經(jīng)緯儀和全站儀等測(cè)量?jī)x器 ,內(nèi)業(yè)計(jì)算有方格法 、 等高線法 、 斷面法和數(shù)字高程模型(D i git a l E l eva ti on Mode l , D E M ) 法等方法 。在同樣精度要求下 ,采用不同的測(cè)量方法會(huì)有不同的效率 ,選擇合適的測(cè)量方法有利于提高效率 ,節(jié)省時(shí)間 ,甚至可以減少糾紛 。 具體采用什么方法根據(jù)實(shí)際情況和施工方要求確定 。 GPS-RTK技術(shù)近年來(lái)得到了快速發(fā)展 ,并日趨成熟 ,已逐步應(yīng)用于工程測(cè)量的各個(gè)領(lǐng)域 ,用于土方測(cè)量更是極大地提高了效率 。2GPS的定義（Global Positioning System）全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 。由(1)地面控制部分（由主控站(負(fù)責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個(gè)地面控制系統(tǒng)的 工作)、地面天線(在主控站的控制下，向衛(wèi)星注入尋電文)、監(jiān)測(cè)站(數(shù)據(jù)自動(dòng)收集中心)和通訊輔助系統(tǒng)(數(shù)據(jù)傳輸)組成）；(2)空間部分（由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)道平面上）；(3)用戶裝置部分（ 主要由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成）三部分構(gòu)成。具有(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時(shí)高精度；(4)快速省時(shí)高效率：(5)應(yīng)用廣泛多功能的特點(diǎn)。3 GPS的運(yùn)用1土方測(cè)量方案的確定 在武漢天河機(jī)三期F2標(biāo)的土石方工程中 ,應(yīng)用GPS-RTK 1+2模式進(jìn)行土方測(cè)量 ,取得了較好的效果 。 該項(xiàng)目中 ,業(yè)主要求土方測(cè)量采用方格網(wǎng)的方法測(cè)量 , 要求采集的高程點(diǎn)嚴(yán)格按 20 m 20 m 的方格分布 ,并且給出了已經(jīng)畫(huà)好方格網(wǎng)的測(cè)區(qū)電子圖 。測(cè) 區(qū) 面 積 大 約1158400 m2, 大致呈西南至東北方向條形分布 , 西南至東北長(zhǎng)1200 m ,東南至西北最長(zhǎng)1040 m , 測(cè)區(qū)范圍較大 , 按 20 m 20 m 方格網(wǎng)劃分 ,需測(cè)量點(diǎn)位將近3000 個(gè) , 并且要首先確定每個(gè)方格網(wǎng)點(diǎn)的位置 , 由于場(chǎng)區(qū)位于江漢平原東部邊緣，屬低壟崗傾斜平原，場(chǎng)區(qū)為丘陵地，地形波狀起伏，水塘星羅棋布，相當(dāng)于長(zhǎng)江三級(jí)階地，工作量較大 , 且工期很緊 ,選擇一個(gè)最佳的測(cè)量方案至關(guān)重要 ,我們對(duì)如下方案進(jìn)行了比較 。( 1 )應(yīng)用常規(guī)全站儀測(cè)量 ,將各點(diǎn)放樣到實(shí)地 , 并采集坐標(biāo) 。 這種方法操作簡(jiǎn)單 ,儀器要求不高 ,但是受通視和距離影響較多 。一般的等高線法 、 數(shù)字高程模型法的土方測(cè)量中 , 效率較高 , 但在此項(xiàng)目中 , 不太實(shí)用 。 若采用業(yè)主要求的方格網(wǎng)法 , 首先要在電子方格網(wǎng)圖上采集每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)坐標(biāo) ,外業(yè)要放樣到實(shí)地 ,然后采集各點(diǎn)的三維坐標(biāo) , 工作繁瑣 , 效率低下 , 所以暫時(shí)放棄全站儀測(cè)量法 。( 2 ) 利用GPS-RTK測(cè)量技術(shù) , 用常規(guī)放樣模式將各網(wǎng)格點(diǎn)放樣到實(shí)地 , 同時(shí)采集各點(diǎn)的三維坐標(biāo) 。 這種方法不受距離和通視限制 , 且測(cè)量速度和精度較全站儀測(cè)量有所提高，全天候不受時(shí)間限制 ,但同樣面臨相同的問(wèn)題 ,必須內(nèi)業(yè)量取各格網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo) ,外業(yè)逐個(gè)放樣并采集 ,還是不能達(dá)到提高效率的要求 。( 3 ) 因 R TK有放樣直線的功能 , 即能放樣一條直線到實(shí)地 。 利用這一功能 , 將方格網(wǎng)分解成一條條直線 ,每條線上隔 20 m 一點(diǎn) ,測(cè)量時(shí)以線為單位測(cè)量 ,這樣 ,既省去了內(nèi)業(yè)逐個(gè)量取格網(wǎng)點(diǎn)工作 ,外業(yè)也不必逐點(diǎn)放樣 ,大大提高了效率 。 另外我們采用 R TK 1 + 2模式 ,增加流動(dòng)站數(shù)量 ,提高了工作效率 。2. 實(shí)施過(guò)程在本項(xiàng)目中采用中海達(dá)V30GPS基準(zhǔn)站 + V30GPS接收機(jī) 。中海達(dá)V30GPS基準(zhǔn)站 +集成GPS主機(jī) 、 天線 、 電源 、 R TK數(shù)據(jù)鏈電臺(tái) ,并利用藍(lán)牙技術(shù)在接受機(jī)主機(jī)和手簿之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ,是完全無(wú)線 ,一體化 GPS接收機(jī) ,給外業(yè)測(cè)量帶來(lái)極大的便利 。中海達(dá)V30GPS基準(zhǔn)站 +V30GPS接受機(jī) RTK 測(cè)量精度 （1）靜態(tài)、快速靜態(tài)精度： 平面：(2.5110-6D；高程：(5110-6D) m;（2）動(dòng)態(tài)精度：平面：(10110-6D) mm；高程：(20110-6D) mm,完全滿足土方測(cè)量的要求 。 整個(gè)作業(yè)流程如下 。( 1 )前期準(zhǔn)備 : 根據(jù)實(shí)際情況 ,沿東南至西北方向（即跑道垂直方向）劃分測(cè)線, 沿西南至東北方向（即跑道方向）劃分測(cè)線,。然后在電子圖上畫(huà)好測(cè)線標(biāo)出PH值 , 供外業(yè)查詢和檢核使用 , 如下圖所示 。其中測(cè)線號(hào)由P或H加測(cè)線的PH坐標(biāo)組成 , 如 H32表示此條線的H坐標(biāo)均為32，P102表示此條線的P坐標(biāo)均為102，他們的交點(diǎn)即我們需要采集高程的20方格網(wǎng)點(diǎn)。 我們可以把數(shù)據(jù)從CAD中以.xls格式導(dǎo)出，轉(zhuǎn)換成.dat格式，再用.dat的格式導(dǎo)入手薄進(jìn)行放樣然后再采集；也可以直接從手薄查看坐標(biāo)采集數(shù)據(jù)，每隔一段時(shí)間查看是否采漏數(shù)據(jù)，我們利用的后種。 ( 2 )現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量 。 配備 3臺(tái)GPS接受機(jī)到現(xiàn)場(chǎng) ,其中 1臺(tái)作為基準(zhǔn)站 ,其余 2 臺(tái)為流動(dòng)站 ，分兩組同時(shí)作業(yè)。 測(cè)區(qū)事先已做好了控制網(wǎng) ,我們?cè)诘貏?shì)較高、通視較好、輻射范圍最廣的地方架設(shè)基準(zhǔn)站 , 設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù) ,校正好點(diǎn)， 測(cè)量即可開(kāi)始 。 對(duì)于流動(dòng)站 , 啟動(dòng)后 ,我們延著一條符合業(yè)主要求的整樁號(hào)直線測(cè)，根據(jù)測(cè)線圖每走20米采集一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo) ,直至一條直線上需要采集三維坐標(biāo)的點(diǎn)采集完再進(jìn)行下一條直線上點(diǎn)的三維坐標(biāo)采集。( 3 ) 外業(yè)完成后 , 將數(shù)據(jù)從手薄中導(dǎo)出 , 做必要的編輯 , 利用cass或其他軟件計(jì)算土方量，我們利用的是南方cass中的方格網(wǎng)法土方計(jì)算計(jì)算土方。這樣既方便快速又直觀。3對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生的影響GPS具有全天候、全球覆蓋、三維定速定時(shí)高精度、快速省時(shí)高效率的特點(diǎn)，這樣就能更好的實(shí)時(shí)的對(duì)工程質(zhì)量和工程成本進(jìn)行監(jiān)控，工程量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。如對(duì)同一個(gè)點(diǎn)填土前后的高程觀測(cè)，來(lái)監(jiān)控層厚進(jìn)行質(zhì)量控制；對(duì)挖填方進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出外借土方量，及時(shí)解決土源問(wèn)題來(lái)進(jìn)行成本控制；實(shí)時(shí)對(duì)已完工程量和尚剩工程量統(tǒng)計(jì)來(lái)進(jìn)行進(jìn)度控制等。GPS-RTK的高效性使工程狀況更加清晰明了的呈現(xiàn)在我們面前，這樣工程的質(zhì)量、成本、進(jìn)度都有了較好控制工程就能更好的向著預(yù)期目標(biāo)發(fā)展。4注意的問(wèn)題在此 RTK土方測(cè)量項(xiàng)目中 ,需要注意以下幾點(diǎn) :( 1 )X坐標(biāo)存在負(fù)值，在校點(diǎn)時(shí)一定要注意正負(fù)號(hào)。( 2 )各方格網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)要與架設(shè)基準(zhǔn)站的控制點(diǎn)坐標(biāo)系統(tǒng)一致 , 由于業(yè)主給的圖上的坐標(biāo)大都標(biāo)記的為PH坐標(biāo), 而 RTK中為XY坐標(biāo) ,以至于容易出錯(cuò)， 所以要每采集一些數(shù)據(jù)后進(jìn)行檢查。( 3 )流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置一定要與基準(zhǔn)站的參數(shù)設(shè)置一致 ,特別是電臺(tái)通道 , 要用同一通道 , 否則無(wú)法接受信息 ；同時(shí)也要注意不要連接到其他施工單位的基準(zhǔn)站上去了，本次GPS-RTK 1 + 2 測(cè)量模式 2個(gè)流動(dòng)站的設(shè)置尤其要注意這點(diǎn) 。( 4 )由于中海達(dá)V30GPS基準(zhǔn)站 + V30GPS接受機(jī)為無(wú)線一體機(jī) ,主機(jī)與手簿之間的信息交換通過(guò)藍(lán)牙來(lái)實(shí)現(xiàn) ,每次手簿設(shè)置參數(shù)或與原來(lái)的連接斷開(kāi)時(shí) , 都要重新尋找藍(lán)牙設(shè)備 ,與之建立連接 ,每個(gè)手簿一定要選擇和自己相應(yīng)的接受機(jī) ,否則可能產(chǎn)生很多麻煩 ,尤其幾個(gè)主機(jī)在一起時(shí) ,容易出現(xiàn)混亂 。( 5 ) 如果某些地區(qū)因建筑物或樹(shù)木遮擋而無(wú)信號(hào) ,此時(shí)格網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)無(wú)法采集 ,可在附近不遠(yuǎn)處采集與之等高的點(diǎn) ,內(nèi)業(yè)處理一下 ,也可以沿同一方向測(cè)量一點(diǎn) ,用內(nèi)插的方法確定方格點(diǎn)高程 ,這樣做對(duì)土方的測(cè)量精度的影響不是太大 。5結(jié)語(yǔ)通過(guò)整個(gè)測(cè)量過(guò)程可以看出 , 使用GPS-RTK1 + N 模式 ,進(jìn)行土方測(cè)量 ,效率很高 ,并且降低了勞動(dòng)強(qiáng)度 ,縮短了工期。在質(zhì)量、成本和進(jìn)度控制方面也更快速有效。對(duì)土方工程是否能的高效率、高