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关键字:公路测量;常见问题;对策
中图分类号:X734 文献标识码:A 文章编号:
0引言
随着我国市场经济体制的不断完善, 公路作为国民经济发展的重要基础设施正日益发挥着极其重要的作用。 公路工程施工是一项复杂的技术、 经济活动, 具有流动性强、 协作性高、 周期长、 受外界干扰及自然因素影响大等特点, 同时涉及到众多的社会主体和多变的自然因素,会受到物质、 技术条件的制约。 进行公路测量是公路工程实施的基础部分, 同时也是一项容易出现偏差和错误的部分, 为了实现测量的科学性与客观性, 必须对公路测量中容易出现问题的环节和步骤进行必要的分析, 对某些步骤和手段进行调整, 对某些测量方式方法进行改进, 力争取得正确的测量结果。
1公路测量中的常见问题
1.1公路工程测量重视不够
测量工作是工程建设中的一项最基础的工作,在公路工程中对公路工程测量的重视不够是公路测量的常见问题之一。在公路工程测量的工程质量监控实际以及对工程竣工验收方面,往往只注重其他施工质量的检查与控制,忽视了公路工程测量的重要性。大多数的工程验收部门并没有亲自使用相关的仪器进行实际测量,在工程验收时,也仅停留在只是对公路的中线标高进行复核。
1.2测量人员队伍建设较差
在公路工程测量中,测量人员队伍建设任重道远。就目前而言,测量人员素质较差且人员较少,其素质和数量与公路测量工作的发展需要还存在一定的距离。在公路施工企业方面,少数公路施工企业没有配备专职的测量人员,公路施工企业在进行施工测量时一般都是由其他人员兼任,非专业的公路测量人员,由于对测量仪器的基本性能、测量方法等不熟悉,在进行具体的测量工作时,无法保证其进行规范地操作,严重影响了公路工程施工的质量。
1.3测量仪器设备老化滞后
在公路工程测量工作中,测量仪器设备老化滞后也是严重制约公路测量工作顺利开展的因素之一,目前测量仪器设备远远滞后于公路工程测量工作的发展。公路施工企业的公路测量仪器设备在长时间的运行过程中出现磨损、故障,公路测量仪器没有得到及时的更新,测量仪器设备维修保养不到位,使测量设备滞后于测量工作的开展。不少公路施工企业即使有一些测量仪器,但其质量低劣,非常落后。少数公路施工企业中连测量仪器都没有,仪器设备数量不足,在进行公路工程施工测量时,大大影响了测量精度,严重制约工程施工的快速推进。
1.4测量操作的规范性缺乏
由于公路测量操作缺乏规范性,容易导致同一条件下多次测量的结果出现不同,严重影响了公路工程的质量。一般而言,公路工程测量中仪器均是比较精密的仪器。但在实际操作过程中,由于测量人员缺乏对测量操作规范性的认识,不能规范地使用测量仪器,使得测量结果在一定程度长存在着偏差,将影响到测量仪器的精确度和灵敏度,不利于公路测量工作的进行。
2公路测量中常见问题的解决措施
2.1测量人员的素质要求
测量人员应具有工作所要求的文化素质与身体条件,并经培训考核合格后方能从事测量工作。测量人员应具有良好的职业道德,责任心强,实事求是,坚持原则,不得弄虚作假。测量人员必须熟悉国家有关的工程测量规范,掌握与工程要求相适应的测量等级标准,在保证有效的测量方法的基础上,不断提高工程测量的精度。测量人员必须熟悉与工程有关的各种正式设计文件、施工图纸,了解工程设计和施工意图,对所承担的测量任务做到心中有数,发现存在的问题积极与工程设计方或施工方反映,协商解决有关事宜。测量人员必须熟悉仪器的性能和操作规程,本着对工程负责和实事求是的态度,尽量减少测量误差,提高测量精度。并对仪器进行自检、送检和保养。测量人员对其提供资料的真实性和精确度负责,测量原始记录和提供的资料应按规定上报项目部;各种测量计算应有详细的说明,并按规定进行复核;所有的资料必须由所承担工程测量项目的主管工程师签字,并留底备查。
2.2强化工程建设监理的控制,促进施工测量水平的提高
工程建设监理在履行建筑工程施工质量监控过程中,要切实把建筑施工测量成果的检查与验收纳入日常的监理工作。在对施工测量质量监控中,一定要坚持“事前控制”的原则,加强对施工测量的监控。对主要的施工测量放样,一定要复测,最好采用各种不同的方法加强校核工作。测量成果合格方可进行下一道工序。另外,施工测量成果经监理测量检测后,经双方测量人员签字,可作为工程竣工验收、工程质量等级评定的技术资料。加强对公路施工测量的监控,可有效地杜绝工程质量事故,既有利于促进公路企业测量管理人员素质的提高,也有利于监理测量水平的提高。
2.3应用新的仪器,提高测量质量
现如今,公路工程施工的规模不断的扩大,施工的面积也大面积增加,对于工程质量的要求也越来越严格。过去的测量方法和手段已经不适应新形势下的公路建设的需要。大浪淘沙,不进则退,我们必须用发展的眼光看待社会的发展和需求。要不断更新新技术,引进新仪器,提高工作质量和工作效率。在工程测量方面,要求我们的施工单位更新测量仪器,提高测量的精准度,同时提高测量人员的技术素质,专业技术水平,为施工测量工作在物质上给予大力的支持,保证公路施工安全、高效、快速、优质化的完成任务。
2.4强化监管力度,保证测量结果
工程监理在进行工程监督过程中,要把施工测量纳入监管体系中来,切实抓好日常测量工作的监督管理。坚持事前控制管理、施工放样重复检测、结果核对检查的监督监控管理方法,采用不同手段进行检查和监督,对于关键的测量放样,要重复检测,检测合格才能够进入下一步测量。每次检测结果进行汇总,作为评定工程质量等级和竣工验收的技术资料。
3结语
公路测量是公路工程施工的基础和重要组成部分,随着科学技术的飞速发展和公路测量理论的不断丰富,公路测量技术日趋完善。我们应该要严格按照要求和规范进行操作,努力提高公路测量水平,为整个公路工程的顺利完成奠定坚实的基础。
参考文献:
[1]黎宏书,贾锋.公路施工测量问题及解决措施[J].科技信息,2011,19.
关键词:工程测量;城市道路;现状;应用
中图分类号: U41 文献标识码: A
每一次的科技变化都会带来其涉及领域的进步,现代技术已经渗透到工程测量的领域中,像数字测量,计算机的应用,地面测量仪器等各种高科技的运用,使得工程测量有着很大的进步,而工程测量技术的进步很大程度上带动了城市道路工程的不断完善。工程测量技术包括工程建设中勘测设计、施工和管理阶段,运用的各种测量的理论、方法和技术,测量的技术几乎渗透到城市道路工程的每一个环节。
一、工程测量的原则和要求
工程测量的要求是根据道路交通施工现场的实际路线、施工要求和施工的质量精度、地形等多方面的因素所决定的。它不仅仅要满足道路和隧道的贯通要求,还要满足设计图纸、周遭环境、轨道铺设等多方面的精度要求。在城市道路工程中保证道路贯通是首要的任务,贯通测量误差的大小直接影响到整个工程的实施质量和成本,因此在工程测量的误差应该严格遵循《城市轨道交通工程测量规范》中相关的规定,目前误差一般允许范围是在50mm以内。
1.城市交通工程中工程测量的误差
城市道路工程中工程测量的误差是不可避免的,但是我们要尽可能的减小人为的误差和避免人为的失误,要知道在道路施工的测量工程中有些数据真可谓失之毫厘差之千里。在施工之前要考虑到各个测量环节中有可能存在的误差范围即人为能够达到的精确度。设计者结合在施工过程中所得到的经验,才不同环节采用不同的精确分配方法,尽可能的将施工过程中存在的误差减小到安全范围内,从而保证道路工程的质量。
2.引用先进的技术设备
随着科技的发展,城市道路领域中的科技进步也带动着道路工程的进步,水准仪、GPS卫星、航空摄影等高科技运用到工程测量当中,很大程度上减少了误差和失误。在高程测量方面就可以采用水准仪或三角高程的测量方法进行测量;平面测量方面可以采用GPS卫星测量,这种测量方法可以精准的测量出工程的位置,迅速直观的反应相关数据,GPS测量的原理是测距后方交会的原理,接收机接收到四颗卫星反映的测距,从而推算出施工道路的绝对坐标,将施工现场所反映的数据精确地、直观地、立体地体现出来;在长路线的测量方面,工程师一般采用航空摄影测量方法,它可以根据公路施工现场自身的特点,长路线的公路施工现场进行精确的测量。其测量过程是以飞机为载体,利用摄影机拍摄出道路施工现场的录像,真实有效的视频能够直观、形象、准确的反映施工地貌和周遭环境,工程师根据航空影像读取相应的数据,从而提取有用的信息和绘制精确地地形图纸。航空摄影可以非常准确的反映施工现场,虽然不能够直接反映相应的数据,但是它能够从整体上生动形象的反映道路的真实状况。
测量人员在使用这些测量仪器时应该善于总结使用仪器的经验,力求掌握各种仪器的优缺点,使得下次能够在合适的情况下熟练地使用仪器以辅助自己完成相应任务。
3.测量人员应具备的职业道德
道路工程的测量人员要具备一个严谨的态度,清楚的认识到对于一个工程来说质量是首要要求,严格遵守相关测绘标准、规范图示和操作规程,要知道千里之体溃于蚁穴,不要让测量的失误导致整个工程滞留甚至瘫痪。测量员应该真实准确地测量出相应的数据,在测量过程中认识到自身的重要性,细心、严谨的态度去对待自己的工作,以确保测量数据的准确性;测量人员不应该固步自封,要及时接受新的事物,学习与测量相关的技术,运用到测量工程当中,做一个与时俱进、积极进取和创新意识的测量人员,将自身的作用发挥到极致;测量人员除了在技术上的要求外还要有一种团队精神,测量工程不是一个人能够完成的,他需要一个团队去完成,每一个测量人员应该学会团结协作,有爱集体,这样整个测量工程才能趋于完美。
二、工程测量的现状
对于工程测量,我们要抱着不断总结经验、创新的理念,不断完善工程测量的数据,从而是道路施工有一个质的飞跃,要实现这个目标首先就要了解工程现状目前的现状,在此基础上更进一步。
1.工程测量在城市道路中所涉及的阶段
工程测量所涉及的范围远比想象中的要广泛,它几乎涉及到道路工程的方方面面,工程测量越精准,城市道路的工程就可能设计出经济的方案下保证工程的质量。
在施工之前,工程设计师在设计之前应该有一个初步准确的数据库,根据所获得的数据进行拟定施工方案,并尽可能计算出主要的施工任务,做出较为准确的工程估算。在设计图纸方面提供一个可行的施工方案,并提供图表等资料,初步设计出设计平面图,主要工程的控制计划,地形图等,在以后的施工过程中根据实际情况的需要可以再进行修改和完善;施工图的设计需要根据严格的数据测量来进行工程设计和路线方案,所需的数据有中线放样、纵断面测量、横断面测量、主要施工地点的地形测量,主要控制地物高程数据,这些数据要十分精准,如果出现偏差就很有可能某个环节不能长期完成,从而导致整个工程瘫痪,无法进行下去,这种低级也是严重的错误是绝对不能够在施工过程中犯的。
2.工测量在城市道路工程的必要性
所谓工程测量指的是在工程建设之中所涉及的数据测量,布置所有的控制网点,在这些网点做出精准的测量,为以后的图纸设计和施工打下一个坚实的基础。所谓的控制网点就是沿着施工线路方向呈网状逐渐蔓延,形成长达数公里、数十公里、甚至数百公里控制网,测量工程就是一句每一个网点进行测量。工程测量在整个工程中处于一个基础的地位,一切的设计和施工都要以数据为依据,并不是凭空想象,要结合道路工程的现场数据,这样才能使工程继续实施下去。如果没有工程测量的数据,一切的图纸设计都只是纸上谈兵,没有可实施性,只是一座空中阁楼,后期的一系列施工都将无法继续下去。工程测量巧妙地建设设计方案和现场施工紧密联系在了一起,使工程设计能够真实有效地落实到工程实施当中。
结束语:
总而言之,随着社会的不断发展,城市不断扩建,对道路工程的要求也越来越高,对测量工程的精确度也越来越高,测量工作是施工过程的重点也是难点,整个测量数据库对整个施工过程都起着一个指导的作用,测量数据的精准程度直接影响到整个工程的决策和质量,因此对于道路工程中的测量工程是十分重要的。在道路工程建设的过程中必须以准确的测量数据为依据,以经济效益和质量为主要目的,在整个测量工程中的任何一个测量数据都需要谨慎对待,无论是道路工程还是建筑工程数据的测量都是至关重要的。
参考文献:
[1]曼世彬.公路工程测量及应用原理[J].城市建设理论研究.2012(15)
[2]乔军.公路工程水准测量误差来源及控制措施探讨[J].工程建设.2012(01)
[3]马全明.城市轨道交通工程精密施工测量技术的应用与研究[J].攀测绘通报.2010(11)
关键词:GPS; 优势;公路工程测量;分析;应用
0前言
高速公路建设提出更新更高的要求,无论是公路的新建还是改建,测量工作必须先行,对如何快速、准确、科学地进行施工测量,就显得更为重要。目前公路勘测中虽已采用电子全站仪等先进仪器设备,但常规测量方法受通视和作业条件的限制,作业强度大。且效率低,大大延长了设计周期。勘测技术的进步在于设备引进和技术改造。在目前的技术条件[1][2]下引入GPS技术应当是首选。用GPS静态或快速静态方法建立沿线总体控制测量。为勘测设计阶段测绘带状地形图,路线平面、纵面测量提供依据;在施工阶段为桥梁,隧道建立施工控制网,这仅仅是GPS在公路测量中应用的初级阶段,其实,公路测量的技术潜力蕴于RTK(实时动态定位)技术的应用之中。GPS技术在公路工程中的应用,有着非常广阔的前景。
1 GPS系统与应用中的技术特点
在灵活引用GPS相关规范的前提下,结合工作实践,与常规测量方法相比,GPS有着以下六个方面的优势:
1.1 GPS测量解决测站间通视
测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS测量工作时间短、无须通视,使得在测量工程中选点更加灵活方便,当然这也要要求测站上空必须开阔.以使接收GPS卫星信号不受干扰;
1.2 定位精度高
一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+lppm, 而红外仪标称精度为5mm+5ppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPS测量优越性愈加突出.大量实验证明,在小于50km的基线上.其相对定位精度可达12 10-6,而在100km~500km的基线上可达10-6~10-7;
1.3 观测时间短
在小于20km的短基线上,快速相对定位一般只需5min的观测时间即可;
1.4提供三维坐标
GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高程;
1.5操作简便
GPS测量的自动化程度很高,在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成:
1.6 全天候作业
GPS观测可在任何地点、任何时间连续地进行。一般不受天气状况的影响。
2GPS RTK测量过程中的优点
在公路勘测工种中,相对于GPS静态测量方法,GPS RTK能实时动态平面位置定位精度可达到厘米级测量成果,彻底摆脱了由于粗差造成的返工,提高了GPS作业效率;工程测量中,每个放样点只需要停留1s一2s,采用流动站小组作业,每小组(3~4人)每天可完成中线测量5km~10km,若用其进行地形测量,每小组每天可以完成0.8km2-1.5 km2 的地形图测绘。其精度和效率是常规测量所无法比拟的;在中线放样的同时可完成中平测量,可以涵盖公路测量(包括平、纵、横)、施工放样、监理、竣工测量、GIS前端数据采集等诸多方面; 在辅助相应的软件方面,RTK可与全站仪联合作业,充分发挥RTK与全站仪各自的优势。
3GPS融入公路测量工程中实践
3.1基于GPS的公路控制测量应用
在公路测量工程中最早引入GPS技术的是在公路控制测量方面的应用。公路控制方面的测量对路线勘测提出了更多的要求,主要是由于线路长且已知点少,用常规手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求。目前国内已逐步采用GPS技术建立线路高精度控制网。借鉴GPS技术优点,我单位在娄底至衡阳(归阳)高速公路某段工程、沪昆高速公路潭市某段工程,测量中都已经得到广泛应用。在该项工程测量中,GPS技术首先通过用常规测量建立了高精度的边角网,然后利用GPS技术对该网进行检测,GPS检测网可以达到毫米级精度,与常规测量的结果符合较好,取得了较好的效果。在公路控制测量中通常采用静态相对定位GPS技术,即采用至少有两台GPS接收机同时观测,随后对处理后的数据分析,精确获得两点的三维坐标差,根据其中一点的坐标推算出另一点的坐标。静态相对定位精度相当高,已经被广泛应用于大地测量、形变监测等高精度测量领域。
3.2 基于GPS的公路测设测量应用
与公路控制测量不同,公路测设测量的要求精度较低、实时性较高。目前为止,随着GPS动态定位技术的发展,GPS也在公路测设测量中发挥着重要作用。在公路测设测量中通常采用了定位技术,可用于中线测设、构造物放样等,可以达到厘米级的测量精度。RTK技术可与普通的全站测量仪相配合,依据GPS的无需通视原理以及一般全站仪灵活方便的特点,把两者相结合,可满足公路工程各种场合测量工作的需要,并极大地加快观测速度,提高观测质量,形成新的线路勘测系统。RTK与常规全站仪相结合的应用是公路测设测量技术发展的一个重要方向[3]。
3.3 GPS静态测量与GPS RTK测量在公路中的应用
3.3.1 GPS在公路工程中的应用
GPS在公路工程中的应用主要有:
a) GPS作业有着极高的精度,它的作业不受环境和距离的限制.非常适用于地形条件困难地区、局部重点工程地区等;
b) GPS测量可以大大提高工作及成果质量.它不受人为因素的影响,整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制。自动记录、自动数据预处理、自动平差计算:
C) GPS测量可以极大地降低劳动作业强度。减少野外砍伐工作量,提高作业效率,一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上:
d) GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样,是GPS测量应用的重要领域, 特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下。往往由于这些地区地形条件的限制,实施常规的几何水准测量有困难,GPS高程测量无疑是一种有效的手段。
3.4 GPS RTK技术应用
GPS RTK在现代公路工程中主要应用于数字地面模型的数据采集、控制点的加密、中线放样、纵断面测量等方面[4][5]。由于其定位精度可达厘米级.因此能够用于线路控制网的加密。GPS测量包含有三维信息,可用于数字地面模型的数据采集、中线放样以及纵断面测量。在中线平面位置放样的同时.可获得纵断面数据,但在中线放样中需实时把基准站的数据由数据链传到流动站,从而提供流动站的实时位置。
3.4.1 大比例尺地形图测绘
高等级公路选线多是在大比例尺(1:1000或1:2000)带状地形图上进行。用传统方法测图,先要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺的地形图。这种方法工作量大、速度慢、花费时间长。用实时GPS动态测量可以完全克服这些缺点,只需在沿线每个碎部点上停留一两分钟, 即可获得每点的坐标、高程。结合输入的点特征编码及属性信息.构成带状所有碎部点的数据,在室内即可用绘图软件成图。由于只需要采集碎部点的坐标和输入其属性信息.而且采集速度快,因此大大降低了测图难度,既省时又省力。
3.4.2 公路选线与中线放样
在公路选线过程中.工程人员往往要按照勘测设计规范,本着尽量减少占用农田、少拆迁房屋并尽量利用旧路路基这样的原则。为准确设计好道路中线[6],使其符合设计要求,可以利用GPSRTK技术.用车载GPS RTK接受机做流动站,沿原路中线按一定间隔采集数据.选择另一已知点为参考站,遇到重要地物.准确定位,最后将数据传人计算机,利用AutoCAD软件就可以方便地在计算机上选线。设计人员在大比例尺带状地形图上定线后。需将公路中线在地面上标定出来。采用实时GPS测量,只需将中桩点坐标输入到GPS电子手簿中,系统软件就会自动定出放样点的点位。由于每个点测量都是独立完成的,不会产生累计误差.各点放样精度趋于一致。道路路线主要是由直线、缓和曲线、圆曲线构成。放样时,只要先输入各主控点桩号(ZH、HY、QZ、YH、HZ)。然后输入起终点的方位角、直线段距离、缓和曲线长度、圆曲线半径,就可以轻松放样.而且一切工作均由GPS电子手簿来完成。这种方法简单实用. 比起传统的极坐标法要快得多。另外,如果需在各直线段和曲线段间加桩,只要输入加桩点的桩号就可由GPS来完成。
3.4.3 道路的纵、横断面放样
纵断面放样时,先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如各变坡点桩号、直线正负坡度值、竖曲线半径),生成一个施工测设放样点文件.并储存起来,随时可以到现场放样测设。横断面放样时.先确定出横断面的型式(填、挖、半填半挖),然后把横断面设计数据输入到电子手簿中(如边坡坡度、路肩宽度、路幅宽度、超高、加宽、设计高),生成一个施工测设放样点文件加以储存.并随时可以到现场放样测设。同时可通过软件自动与地面线衔接进行“戴帽”工作。并利用“断面法”进行土方量计算。通过绘图软件。可绘出沿线的纵断面和各点的横断面图。因为所用数据都是测绘地形图时采集而来的,不需到现场进行纵、横断面测量,大大减少了外业工作。而且必要时,可用动态GPS到现场检测复核.这与传统方法相比,既经济又实用,前景广阔。
关键词:RTK技术;施工测量;应用
1概述
公路工程施工测量,在外业方面主要包括公路施工控制网的布设,桥涵等构筑物、路基路面的施工放样、路基挖填时地形地貌数据的测取,以及竣工测量等等。传统的公路测量仪器主要为水准仪、经纬仪、全站仪等,由于公路工程路线长,测区大多地形高低起伏,受精度和通视等因素影响,传统的仪器设备在此种条件下进行测绘工作势必付出较大时间和精力。RTK技术,即实时动态测量技术(英文全称为Real Time Kinematic),是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,由于它具有观测时间短、精度高、测程远、作业范围广、无须通视和现场给出精确坐标等优点。使得采用RTK-GPS进行施工测量较之常规方法测量更简单、方便、可靠和快捷,它的优越性使我们能在公路工程测量中在保证质量的同时极大地提高工作效率并降低成本测量和其他领域得到了广泛的应用。结合本人在邛名高速公路工程测量实践谈谈对RTK技术进行施工测量的一些认识。
2RTK系统的组成和工作原理
RTK系统由基准站、流动站、数据链三部分组成。其工作原理是:基准站接收机架设在已知或未知坐标的参考点上,连续接收所有可见GPS卫星信号,基准站将测站点坐标、伪距观测值、载波相位观测值、卫星跟踪状态和接受机工作状态等通过无线数据链发送给流动站,流动站先进行初始化,完成整周未知数的搜索求解后,进入动态作业。流动站在接收来自基准站的数据时,同步观测采集GPS卫星载波相位数据,通过系统内差分处理求解载波相位整周模糊度,根据及基准站和流动站的相关性,得出流动站的平面坐标x,y,和高程h。
3RTK技术的优点
(1)工作效率高
在一般的地形地势下, 高质量的RTK 设站一次即可测量完4km 半径的测区, 大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数, 移动站一人操作即可, 劳动强度底, 作业速度快, 提高了工作效率。
(2)定位精度高。
只要满足RTK 的基本工作条件, 在一定的作业半径范围内( 一般为4km) , RTK 的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
(3)全天候作业。
RTK 测量不要求基准站、移动站间光学通视, 只要求满足“电磁波”通视, 因此和传统测量相比,RTK 测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小, 在传统测量看来难于开展作业的地区, 只要能满足RTK 的基本工作条件, 它也能进行快速高精度定位, 使测量工作变得更容易更轻松。
(4)RTK 测量自动化、集成化程度高, 数据处理能力强。
RTK 可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统, 无需人工干预便可自动实现多种测绘功能, 减少了辅助测量工作和人为误差, 保证了作业精度。4运用RTK技术的注意事项
由于GPS卫星处在2×10km的高空,从卫星发出的信号到接收机接收,中间经过电离层、对流层以及多方面的干扰,信号十分微弱。同时,RTK的数据链采用超高频(UHF)电磁波,它的传输距离与接收机天线的高度、地球曲率的半径及大气折射等因素有关。故要提高GPS信号接收的质量,基准站必须远离各种强电磁干扰源(如高压线、电视台等);同时为减少多路径效应的影响,基准站周围应无明显的大面积的信号反射物(如大面积水域、大型建筑物等);另外,基准站电台天线之间无大的遮挡物(如高层建筑物、高山等),且天线尽量设置高些,以提高数传电台的传输距离。
具体要求为:
(1)选择在周围没有遮挡的开阔地方,能接收5个以上的卫星。
(2)迁站过程中不能关机,不能失锁。
(3)必须能同时接收到GPS 卫星的信号和基地站播发的差分信号。
(4)基准站要远离无线电发射源、高压线及水面。
(5)为了增大基准站无线电有效的发射距离,要尽可能把基准站选在地势较高的地方,并架设稳定牢固,观测期间不能有轻微晃动,以免影响测量精度。
5RTK测量的步骤
RTK测量具体分6步:
(1)架立基准站系统:基准站应该选在一个上空开阔、无遮挡的点上,如山头或楼顶上,能够看到周围沿地平线高度角13°以上的全部天空。基准站到达指定点后,使用三脚架、带有光学对中器和整平水泡的基座在点位上对中整平,连接GPS天线和接收机电源。使用天线测高尺量测天线高度并记录。将电子手簿连接到GPS接收机上,暂不打开电子手簿电源。将外接电台的天线和延长杆安装在比较高的固定位置(如三角架),连接电台天线和电台,连接电台和GPS接收机,连接电台电源。检查各项无误后,打开电台电源开关。
(2)启动基准站接收机:打开电子手簿电源,软件启动同时也打开接收机电源。
(3)设置基准站:建立/打开、配置工作项目;启动基准站测量。
(4)安装RTK流动站系统:连接手簿、电源、天线等。
(5)启动RTK流动站:从主菜单中选择“测量”;建立或选择RTK测量形式;选择“开始测量”;进行初始化。
(6)进行测量或放样。
6 RTK测量的质量控制
RTK测量除了受到GPS静态或快速静态测量相同的误差影响之外,还受到数据链质量、坐标转换参数的精度和可靠性等因素的综合影响,而实际作业中往往缺乏必要的检核条件。作业时如果操作失误或某些技术问题处理不当,都将会给测量成果带来严重影响。因此,必须通过对RTK测量成果进行质量控制,才能确保实际观测的RTK成果正确可靠,一旦发现问题,可以及时采取相应的措施进行处理。
(1)质量控制的几种方法:
a已知点检核比较法:即在布测控制网时用静态 GPS或全站仪多测出一些控制点,然后用RTK测出这些控制点进行比较检核,发现问题即采取措施改正。
b重测比较法:即每次初始化成功后,先重测1~2个已测过的RTK或高精度控制点,确认无误后才进行RTK测量。
c电台变频实时检测法:即在测区内建立两个以上基准站,每个基准站采用不同的频率发送改正数据,流动站用变频开关选择性的分别接收每个基准站的改正数据从而得到两个以上解算结果,比较这些结果就可判断出质量高低。
(2)坐标转换参数的求解
求解平面转换参数,至少要联测三个已知平面坐标点,求解高程转换参数则需要联测四个已知高程点,联测的所有已知点应分布均匀,且能覆盖整个测区。为了提高WGS-84坐标系与当地坐标系数学模型的拟合程度,进而提高待测点的精度,通常要联测尽可能多的已知点。转换参数的求得通常有两种方法:一是充分利用已有的GPS控制网资料,将多个已知点的WGS-84坐标与相应的当地坐标输入电子手簿中,利用内置软件,经平差解算出转换参数;二是将基准站架设在已知点或未知点上,流动站依次测量各已知点的WGS-84坐标,再将各已知点所对应的当地坐标系的平面坐标和高程输入手簿中进行点校正,剔除校正残差比较大的已知点,从而解算出两坐标系之间的转换参数。
(3)观测时间
应利用良好时段进行RTK测量,由于安排观测时间时应排除点位几何图形强度因子( PDOP) 值大的时间段(可以通过卫星预报的信息来查看) ,因此一般应早出工,晚收工,在中午一般不宜进行RTK测量。
(4)机内精度设置
设置机内精度时保留一定的精度储备,这样可以使收敛较慢的点位观测精度会提高。
(5)测站架设与观测要求
为减少对中误差和加快初始化收敛,要求RTK观测架站时均置放脚架,观测时间应不少于2min 。
7RTK技术在公路施工测量中的应用
(1)RTK技术在控制测量中的应用
在RTK仪器的实际应用中,在参考站的差分信号覆盖范围内(距离参考站的有效范围大致为15Km),GPS接收机只要1~3min就能进入RTK工作状态,在此状态下1min内即可得到厘米级的点位精度。若不受外界因素的影响(能保持四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形),则流动站可随时给出厘米级定位结果,一直保持到测量结束。即使是受到一些外部因素的影响或干扰,也可保持利用伪距观测值接收RTCM改正数的DGPS分米级精度。以邛名高速公路B合同段施工为例,项目提供的为中海达V8型仪器,按制造厂家的产品介绍,以每秒一组数据的RTK-GPS的精度,平面为10mm+1ppm,高程为20mm+2ppm。经现场检测,在距离参考站约3公里的地方,平面定位精度误差小于5cm,高程误差小于10cm。 我们采用全站仪和RTK仪器采用坐标法分别对部分加密点进行了复测,在对全站仪和RTK仪器进行合理的参数设置后,在同一测站、同一被测点(测站与被测点相距约600m)测得的坐标、高程相差无几。 (2)RTK技术在测量施工放样中的应用
RTK测量技术用于公路测量中的道路中线放样可大大提高工作效率。采用RTK技术,放样工作可由一人完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK的外业控制器即可放样,放样方法灵活,即可按照桩号放样,也可按照坐标放样,并可随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位,便于前后左右移动,直至误差小于设定时的为止。所有中桩数据(桩号、高程、坐标)都可以文本文件形式提供给设计人员使用。在邛名高速公路边桩放样工程中,沿途有不少山川丘陵,植被覆盖厚,多为有剌密灌、果树、甘蔗、杂草等地。我们同时开设了RTK-GPS测量组和全站仪测量组,结果前者完成的任务量是后者的2~3倍,且使用GPS作业过程要轻松自在得多。高边坡钻孔放样项目中,委托方特别强调高程精度不能低于0.2m。高边坡钻孔位置多在密林里面,植被茂盛,水平方向通视困难,有些孔位离控制点还比较远。如果单单采用常规测量方法,寻找控制点需要不少时间,且需要大量砍伐,要转很多测站,这样既费时又费力,质量也难以保证,在综合考虑之后,我们决定采用RTK-GPS与全站仪相结合来施放的办法,即先用RTK-GPS采取单点定位的方法快速找到一个控制点,架设参考站后用移动站在离钻孔位置最近的开阔地带引测几个图根点(厘米级精度),再用全站仪进行测设。事实证明,这一办法既保证了施放工作的质量,又大大减少了作业的劳动强度,加快了施放工作的进度。
(3)RTK技术在数字测图中的应用
在公路工程在进行路基挖填工序时,出于测算外填工程量的需要,需要对原来和现在的地貌进行地形测量。
用常规的测图方法(如全站仪)通常是先布设控制网点,这种控制一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根点,测定地物点和地形点在图上的位置,并按照一定的规律和符号绘制成平面图。
近几年来,发展到全站仪和电子手簿采用地物编码的方法,利用测图软件测图测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物、地貌等碎部点之间通视,而且至少要求2-3人操作。
RTK技术的出现可以不用布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度并快速的测定地物点、地形点的坐标,利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图,然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。
采用RTK进行测图时,仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同时输入特征编码,通过电子手簿或便携微机记录,在点位精度合乎要求的情况下,把一个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外,有专业测图软件可以输出所需求的地形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视,仅需一人操作,便可完成测图工作,大大提高了测图的工作效率。
8认识和体会
通过应用RTK-GPS在高速公路工程施工测量的实践,得出以下几点认识和体会:
(1) 定位精度高
在良好环境下平面定位精度达到厘米级,在大多数环境里平面定位误差都能保证在0.2m以内,能满足公路放样的精度要求。
(2) 作业效率高
采用RTK-GPS采取单点定位的方法寻找控制点极为便捷,它直接以厘米级(或分米级)精度实时定位放样并能保持工作连续稳定,比较适合于地形起伏较大等困难地区作业。
RTK 技术是GPS 定位技术的一个新的里程牌,它不仅具有GPS 技术的所有优点,而且可以实时获得观测结果及精度,大大提高了作业效率并开拓了GPS 新的应用领域。由于载波相位测量,差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合,使RTK 在精度、速度、实时性上达到了完满的结合,并使得RTK定位技术大大扩展了它的应用范围。实时动态RTK技术在公路勘测中的应用,对等级公路的勘测手段和作业方法产生了重大改变,极大地提高了勘测精度和勘测效率,对公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景,为我国国民经济发展带来了可观的经济效益。 在硬件准备高端的前提下,我们的软件设备,CASS系列软件也在根据客户的要求,一步步的完善,软硬件的集合,才是我们发展的目的,更会带来更大的经济效益。
9 总结
RTK 技术是GPS 定位技术的一个新的里程牌,它不仅具有GPS 技术的所有优点,而且可以实时获得观测结果及精度,大大提高了作业效率并开拓了GPS 新的应用领域。由于载波相位测量,差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合,使RTK 在精度、速度、实时性上达到了完满的结合,并使得RTK定位技术大大扩展了它的应用范围。实时动态RTK技术在公路勘测中的应用,对等级公路的勘测手段和作业方法产生了重大改变,极大地提高了勘测精度和勘测效率,对公路勘测、施工和后期养护、管理方面有着广阔的应用前景,为我国国民经济发展带来了可观的经济效益。
参考文献
1、 GB 50026-93 工程测量规范 .北京.中国计划出版社
2、潘宝玉等.提高RTK测量成果精度的技术关键. 地矿测绘2003(19)
3、丁长跃 RTK技术在公路测量中应用问题