浅谈GS技术在山区工程测量中的应用

施工技术《浅谈GPS技术在山区工程测量中的应用》浅谈GPS技术在山山区工程测测量中的应应用项目一部张学学学孟【摘要】在山区区区工程测测量中中，由于于存在在高差大大、地地形多变变、通通视条件件差等等不利条条件，仅仅靠常规规测量量方法工工作效效率低且且难以以保证精精度。GPS定位技术术具具有精确确度好好、实施施快速速、不受受时空空限制等等特点点，可充充分保保证测量量的精精度，同同时加加快了施施测进进度。本本文结结合我单单位在在川东北北参与与施工的的南分司气天生实介绍绍了GPS定位技术术原原理及其其在施施工放样样，原原地面复复测等等工程测测量中中的应用用。【关键词】山区区区工程测测量GPPSS-RTTK效率数据处理理1前言我单位在四川市市市场随着着西南南石油管管理局局元坝气气田的的大开发发，在在川东北北地区区工程承承揽量量和工程程完成成量逐年年增加加成为我我工程程处外重重要埠埠市场。由由于于四川山山区地地形地貌貌存在在高差大大、地地形复杂杂多变变、通视视条件件不好、雨雨雾雾天气多多等条条件，在在山区区工程项项目施施工测量量中，传传统的的的导线线测量、三三角角高程测测量方方法操作作不便便且无法法保证证精度。而而GPS技术能够够实实时提供供任意意测点的的三维维坐标；；作业业区域站站点之之间无需需通事事；且不不受天天气条件件的影影响，可可全天天候作业业；点点位的精精度可可实时显显示；；每次放放样过过程一致致，测测量的点点位精精度大致致相同同，不存存在累累计误差差，可可保证测测量精精度的均均匀性性,可充分满满足足山区工工程测测量的技技术要要求。本本文通通过对GPS技术在山山区区工程测测量中中的应用用探讨讨，希望望能对对从事山山区工工程测量量的技技术人员员有一一定的借借鉴意意义。2工程地形形形及概况况元坝气田天然气气气净化厂厂场平平工程，区区域域南北长长约984米，东西西长长约549米。拟建建场场地地形形中间间高两侧侧低，最最高处为为马家家梁，高高程为为511米，最低低高高程为446米，相对对高高差65米，中部部短短促的山山梁呈呈宽缓的的浑圆圆状，大大体为为北西－－南东东向延伸伸，由由较坚硬硬长石石石英砂砂岩组组成，其其周边边形成陡陡壁，高5－8米。元坝坝场平工程程现场不仅仅高差大，并并且地面植植被茂盛，遍遍地都是松松林、灌木木丛和梯田田（水稻田田）。牛包山隧道工程程程，隧址址区内内地势西西高东东低，低低山地地形。牛牛包山山隧道穿穿越地地段最高高点位位于隧道道洞身身段，其其高程程为602..66m；最低点点位位于隧道道出洞洞口段，其其高高程为503..669m，相对高高差差为100m。地形较较陡陡，基岩岩大面面积出露露，自自然斜坡坡一般般45～60°，呈折线线，局局部有6~100m的砂岩陡陡坎坎；山腰腰多为为荒山，植植被被茂密，多多为为柏树和和杉树树。工程现场地形存存存在高差差大、地地形复杂杂多变变、通视视条件件不好、雨雨雾雾天气多多等不不利传统统施工工测量的的条件件。3GPS定定定位技术术原理理3.1GPSSS工作原理理GPSSS系统是一一种种采用距距离交交会法的的卫星星导航定定位系系统，即即在需需要的位位置P点架设GPS接收机。在某一一一时刻t同时接收收了3颗(A、B、C)以上的GPS卫星所发发出出的导航航电文文，通过过一系系列数据据处理理和计算算可求求得该时时刻GPS接收机至GPS卫星的距距离SAP、SBP、SCP，同样通通过过接收卫卫星星星历可获获得该该时刻这这些卫卫星在空空间的的位置(三维坐标)，从而用用后后方交会会的方方法求得P点的三维维坐坐标(Xp，Yp，Zp)。在GPS测量中中中通常采用用两两类坐标标系统统：一类类是在在空间固固定的的坐标系系统；；另一类类是与与地球体体相固固联的坐坐标系系统，称称地固固坐标系系统。我我们在工工程控控制测量量中常常用地固固坐标标系统。在在实实际使用用中需需要根据据坐标标系统间间的转转换参数数进行行坐标系系统的的变换，来来求求出所使使用的的坐标系系统的的坐标。这这样样更有利利于表表达地面面控制制点的位位置和和处理GPS观测成果果，因因此在测测量中中得到了了广泛泛的应用用。3.2RTKKK测量的基基本本原理实时动动动态(ReallTiimeeKiineematticc--RRTKK)测量系统统，是是GPS测量技术术与与数据传传输技技术相结结合，而而构成的的组合合系统。是是GPS测量技术术发发展中的的一个个新的突突破。实时动态测量的的的基本原原理。在在基准站站上安安置一台GPS接收机，对对对所有可可见GPS卫星进行行连连续地观观测，并并将其观观测数数据通过过无线线电传输输设备备，实时地发送送给给用户观观测站站。在用用户站站上，GPS接收机在在接接收GPS卫星信号号的的同时，通通过过无线电电传输输设备，接接收收基准站站传输输的观测测数据据，然后后根据据相对定定位的的原理，实时地计计算算并显示示用户户站的三三维坐坐标，其其精度度可达到到厘米米级。由由于载载波相位位测量量，差分分处理理技术、整整周周未知数数、快快速求解解技术术以及移移动数数据通信信技术术的融合合，使使RTK在精度速速度度、实时时性上上达到了了完满满的结合合，便便可监测测基准准站与用用户站站观测结结果的的质量和和解算算结果的的收敛敛情况，从从而而可实时时地判判定解算算结果果是否成成功，以以减少冗冗余观观测，缩缩短观观测时间间。4GPS定定定位技术术在具具体工程程中的的应用通过本本本单位在在川东东北山区区参与与施工的的的多多个生产产实例例，结合GPS定位技术术原原理及操操作方方法通过过控制制测量、原原地地面测量量、施施工测量量及数数据处理理四个个方面与与常规规测量的的对比比，展开开对GPS定位技术术在在山区工工程测测量中的的应用用探讨。4.1控制制制测量元坝气田天然气气气净化厂厂场平平工程，已已知知控制点点4个，控制点点复复测采用用拓普普康GTP--1102RR全站站仪和苏苏一光光Z2水准仪，专业测量量技技术人员员四名名。导线测量量：：采用拓拓普康康全站仪仪进行行观测，角角度度采用测测回法法观测两两个测测回，每每测站站往/返测四次次水水平距离离，取取其平均均值。高高程测量量：使使用水准准仪采采用三角角高程程法进行行观测测，作业业中做做到固定定人员员与仪器器，司司尺与标标尺固固定。本本次控控制点复复测工工作采用用常规规测量方方法，由由于工程程所在在区域地地形高高差大、植植被被茂盛、雨雨雾雾天气多多等自自然因素素，在在测量过过程中中面临严严重的的通视困困难和和频繁的的转放放支点及及搬站站，费工工费时时，增加加人为为误差累累积测测量精度度降低低。项目目部测测量人员员历时时一周才才完成成控制点点复测测工作。经过元坝气田天天天然气净净化厂厂场平工工程控控制点复复测工工作，认认识到到全站仪仪、水水准仪在在山区区测量工工作中中的困难难度和和局限性性。牛牛包山隧隧道工工程，已已知控控制点6个（隧道道进进出口各各三个个），控控制点点分布区区域相相对高差差大、植植被茂盛盛通视视条件比比场平平项目更更差，再再使用常常规测测量方法法进行行控制点点复测测无疑难难度比比场平项项目更更大。结结合工工程所在在区域域地形地地貌，牛包包山隧道工工程控制点点复测工作作采用GPPS静态测量量对控制点点进行复测测，采用仪仪器为苏一一光A20型GPS接收机三三台（仪器器静态精度度静态基线线：±5mmm+11ppm**距离；高程：±10mmm+1pppm*距离），专专业测量技技术人员三三名。在静静态测量中中采用单基基准站式的的布网：以以一台接收收机作为基基准站，在在某个测站站上连续观观测，其余余的接收机机载基准站站观测期间间，在其周周围流动，每每到一点就就进行观测测，流动站站的接受机机间一般不不要求同步步，流动的的接受机每每观测一个个时段（观观测时间50分钟左右右），就与与基准站间间测得一条条同步观测测基线，所所有这样测测得的同步步基线就形形成了一个个以基准站站为中心的的星形GPS网。经过平平差处理，网网中最弱边边相对精度度为1/600106，最高相相对精度达达1/1337万；最弱弱点位中误误差为±0.883cm。在贯通通面上贯通通误差左、右右线分别为为±0.7707cmm和±0.6693cmm。通过以上上方法测得得控制网为为E级GPS网，精度度满足设计计施工要求求。本次控控制点复测测工作在地地形地貌更更复杂的基基础上一天天完成复测测工作。通过两个项目在在在控制点点复测测工作中中采用用不同测测量技技术的比比较，我我们能得得出GPS定位技术术的的运用解解决了了山区工工程测测量中存存在高高差大、通通视视条件差差等对对传统测测量技技术的影影响的的外界因因素，极极大的提提高了了工作的的效率率和成果果质量量。4.2原地面面面测量对于场平、道路路路路基等等土方方施工量量大的的工程项项目，工工程前期期的原原地面复复测成成果成为为影响响主要工工程量量和利润润的关关键因素素。我单位施工的元元元坝气田田天然然气净化化厂场场平工程位位于于川东北北山区区，在进进行原原地面复复测时时需要测测量区区域超过60万平方米米，途途经村庄庄、丘丘陵、山山地、密密布的灌灌木丛丛或树林林甚至至悬崖峭峭壁等等复杂的的地形形地物。此此时时，若采采用常常规全站站仪按按极坐标标法在在实地作作三维维放测，将将面面临严重重的通通视困难难或频频繁的转转放支支点及搬搬站。费费工费时时，并并且难以以满足足精度要要求。由由于RTK是载波相相位位实时差差分为为依据的的动态态定位技技术，与与传统测测量相相比，该该套系系统除具具有操操作快捷捷、精精度高、实实时时性强、自自动动化程度度高等等优点外外，还还不受天天气、通通视情况况的限限制，可可全天天候作业业，大大大提高高工作作效益。它它能能在施测测过程程中实时时得到到三维坐坐标（平平面坐标标及高高程）且且测量量精度可可达到到厘米级级。这这就使在在山区区测量中中应用用成为可可能弥弥补了传传统测测量的不不足，并并且极大大地提提高了测测量效效率。经经项目目部技术术人员员研究决决定放放弃采用用常规规全站仪仪测量量技术才才用GPS--RRTK技术进行行原原地面复复测。具体操操操作流程程：架架设好基基站→启动基站站流流动站→打开手薄薄蓝蓝牙连接接流动动站→选文件图图标标打开项项目文文件（四四川场场平）→选测量图图标标点测量→观测→点校正→检测→点测量。在在在测量过过程中中可以根根据具具体工程程要求求随时修修改测测量精度度和测测量时间间，测测量时仪仪器达达到精度度要求求后才会会开始始测量，点点测测量完成成后会会有语音音提示示，测量量点成成果自动动排序序保存至至手薄薄中。对于于于有些卫卫星信信号差，电电磁磁波干扰扰大的的地区可可采用用GPS--RRTK与全站仪仪配配合的方方法进进行。用RTK在要观测测区区域两侧侧各引引两个控控制点点。全站站仪用用后方交交会的的方法确确定仪仪器的坐坐标后后进行测测量。4.3施工工工测量在施工过过过程中的的测量量工作主主要是是测量放放样，在在我单位位参与与的场平平及相相关道路路工程程中具体体通过过强夯和和道路路路基施施工介介绍GPS--RRTK在工程施施工工测量中中的应应用。场平平平项目工工程量量大，工工期紧紧，建设设单位位要求在在一百百天完成30万方淤泥泥、200万方土石石方方和30万平强夯夯的的施工任任务，为为按期完完成施施工任务务项目目部投入入翻斗斗车一百百余辆辆，强夯夯机二二十余台台同时时施工。填填土土高程、区区域域和强夯夯区域域需要及及时进进行测量量放样样，在施施工过过程中每每天需需要测量量放线线的工作作区域域二十余余处，这这使得测测量工工作十分分繁重重。采用用全站站仪和GPS--RRTK工作效率率对对比表如如下：：仪器名称最少人员建站时间踩控制点时间移站时间建站次数单点测量时间全站仪2人10分钟30分钟20分钟每观测区域移站站站一次30秒GPS-RTKKK1人15分钟30分钟无一次3-5秒通过上述对全站站站仪和GPS--RRTK测量工作作的的效率对对比，我我们能得得出若若是测量量单一一区域较较少测测量点，采采用用全站仪仪和GPS--RRTK工作效率率相相差不大大，但但是场平平项目目的实际际情况况同时施施工区区域多且且测量量点密集集。若若项目部部测量量人员采采用常常规全站站仪工工作，就就面临临频繁建建站、测测量人员员多的的问题，这这使使得每个个工作作日单台台全站站仪观测测区域域最多6--7个，根本本完完成不了了每天天的测量量任务务。若是是采用用GPS--RRTK技术，在在施施工测量量中不不需要多多次建建站且单单点观观测时间间更短短，这两两方面面的优势势极大大的提高高了工工程施工工测量量工作的的效率率。项目目部测测量人员员采用用GPS--RRTK技术工作作后后使工作作效率率极大的的提高高确保了了工程程的按期期完成成。川东北山区道路路路多为盘盘山路路高程变变化大大、通视视条件件差且伴伴随大大量的中中桩边边桩计算算。采采用GPS--RRTK技术可以以将将整条道道路的的曲线要要素输输入仪器器通过过自带数数据处处理软件件建立立相应的的道路路模型，在在具具体放样样过程程中只需需要打打开相应应道路路模型输输入要要放样的的桩号号，RTK手簿马上上就就显示出出放样样点信息,并自动解解算算出导航航数据据,将放样点点的的位置显显示在在导航图图的中中央。通通过GPS--RTK方式测量量出RTK天线在地地方方坐标系系下的的位置,并显示出出当当前RTK天线位置置与与放样点点实际际位置的的偏移移量,同时在导导航航图上显显示出出RTK天线应移移动动的方向向和距距离。当RTK天线位置置与与放样点点的实实际位置置重合合时,即可得到到放放样点的的位置置。充分分体现现了GPS--RRTK技术观测测范范围广，操操作作便捷，工工作作效率高高的优优势。4.4数据据据处理对于数据处理我我我们主要要介绍绍GPS静态和GPS--RRTK相关的处处理理软件和和各种种数据参参数变变化对测测量成成果的影影响。仪器和电脑可以以以通过数数据线线链接以DAT数据文件件进进行同步步传输输，处理GPS静态测量量数数据采用FGO220008数据处理理软软件。在在数据据处理过过程中中只需要要将项项目细节节、坐坐标系统统、七七参数和和观测测数据导导入数数据处理理软件件，按软软件数数据处理理步骤骤操作，平平差差结果中中的全全部内容容输出出成一个HTMLL报告形式式，如如下图软件还有其他的的的成果输输出方方式，具具体成成果输出出方式式可以根根据工工作需要要自行行设置。在道路测量工作作作中可以以根据据GPS--RRTK测量数据据配配合纬地地道路路软件生生成道道路纵横横断面面图和相相应的的桩号工工程量量，这里里不做做具体介介绍。我我们主要要通过过场平项项目中中SEI料场区域域介介绍RTK数据配合合南南方casss77.0测量软件件进进土石方方计算算的方法法。SEI料场面积积积806118平方，原原地地面测量量点1264个，施工工开开挖后测测量点点460个。在计计算算前，须须用施施工开挖挖测量量点高程程建立立DTM三角网，并并并使用“等高线/三角网存存取/写入文件”保存为*.sjjw文件。在在方方格网土土方计计算对话话框中中，顶部部选择择所需要要的坐坐标文件件（原原地面测测量点点坐标数数据）。下下下部选择择设计计的三角角网文文件（施施工开开挖后测测量点点建立的的三角角网文件*.sjjw），点击“确定”，即可进进行行方格网网土方方计算。计计算算完成后后会在在CAD上形成一一个个方格网网计算算的成果果图。有有总面积积、总总填方、总总挖挖方工程程量，每每个方格格网四四角各标标有经经过内插插法形形成的施施工前前后两期期高程程。在使用方格网计计计算土方方量时时，方格格网的的边长长长度设设定对测测量成成果会产产生一一定的影影响。山山区地形形多为为丘陵、山山地地、甚至至悬崖崖峭壁若若，方方格网四四角高高程是通通过就就近点捕捕捉内内插生成成，若若采用边边长较较长的方方格网网进行计计算，就就会使方方格网网中间突突出的的部分土土方量量无法计计算在在内。在在对场场平项目SEI料场区域域土土石方计计算过过程中分分别才才有边长20m和10m两种方格格网网进行计计算比比较。采采用20m方格网计计算算总挖方方量为为33199771.2方，采用10m方格网计计算算挖方量量为35633007.6方；工程程量量相差2433366.4方占总工工程程量的6.8%。这是很很大大一块利利润增增长点，项项目目测量人人员通通过采用用较小小边长方方格网网计算为为工程程项目增增加了了效益。由原理可知，方方方格的宽宽度越越小，计计算精精度越高高。但但如果采采用方方格网宽宽度值值太小，超超过过了野外外采集集的点的的密度度也是没没有实实际意义义的。这这需要根根据实实际工程程项目目和建设设单位位、监理理单位位沟通后后确定定。5总结