林朝飛

攀枝花學(xué)院交通與汽車學(xué)院，四川攀枝花 617000

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，在很多工程中都需要對(duì)場(chǎng)地的土方數(shù)量進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的主要目的就是為了計(jì)算工程過程中需要挖掘的土方數(shù)量。因?yàn)橥练綌?shù)量的計(jì)算能夠?yàn)楣こ痰念A(yù)算提供數(shù)據(jù)支持，也是合理安排施工現(xiàn)場(chǎng)的重要依據(jù)。現(xiàn)在工程測(cè)量中，用于土方測(cè)量的技術(shù)有很多，筆者就以GPS RTK 測(cè)量技術(shù)為例，介紹它在土方測(cè)量中的作用和具體的計(jì)算方法。

1 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的定義和工作原理

1.1 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的定義

GPS RTK 測(cè)量技術(shù)就是一種實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的測(cè)量技術(shù)，是GPS 技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。這種測(cè)量技術(shù)是建立在載波相位觀測(cè)值的基礎(chǔ)之上的，對(duì)GPS 測(cè)量技術(shù)來說，是一種全新的突破。

1.2 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的工作原理

隨著GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)的不斷發(fā)展，GPS RTK 測(cè)量技術(shù)也日趨成熟，正被廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。這種GPS RTK 測(cè)量技術(shù)包括基準(zhǔn)站、移動(dòng)站和數(shù)據(jù)連接三個(gè)部分。GPS RTK 測(cè)量技術(shù)在運(yùn)用時(shí)，第一步就是將一臺(tái)接收機(jī)作為基準(zhǔn)站，然后將它放在高精度的控制點(diǎn)的位置上，對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行持續(xù)的跟蹤觀測(cè)，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)和信息，要通過無線電或者網(wǎng)絡(luò)傳送給移動(dòng)站。移動(dòng)站在接收到衛(wèi)星信號(hào)之后，利用無線接收器，對(duì)基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后根據(jù)定位原理，計(jì)算出移動(dòng)站每一個(gè)觀測(cè)位置的三維坐標(biāo)和精確度。

2 GPS RTK 測(cè)量技術(shù)在場(chǎng)地土方工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

第一，在場(chǎng)地土方工程測(cè)量中采用GPS RTK 測(cè)量技術(shù)可以不受到天氣條件和視線的限制，全天候的進(jìn)行測(cè)量工作，這樣就能提高測(cè)量工作的效率；

第二，因?yàn)镚PS 測(cè)量技術(shù)會(huì)設(shè)置首級(jí)控制點(diǎn)，GPS RTK 測(cè)量技術(shù)可以直接在它的基礎(chǔ)上收集相關(guān)數(shù)據(jù)。這樣就會(huì)減少進(jìn)行全站測(cè)量對(duì)圖根來控制測(cè)量的要求，能夠充分利用時(shí)間，加快工程測(cè)量的進(jìn)度；

第三，利用GPS RTK 測(cè)量技術(shù)得到的數(shù)據(jù)非常精確，而且精確度的平均值較高，分布比較均勻，將誤差控制在了最小的范圍之內(nèi)。這樣得出的數(shù)據(jù)精確度高，且比較穩(wěn)定，能使測(cè)量的土方量和實(shí)際的土方量無限接近；

第四，GPS RTK 技術(shù)的計(jì)算方法非常簡(jiǎn)便，能夠迅速的計(jì)算出整周的模糊角度；

第五，因?yàn)镚PS RTK 在進(jìn)行定位的時(shí)候要不停地向移動(dòng)站進(jìn)行信息傳輸。這樣將數(shù)據(jù)連接的距離擴(kuò)大，就減少了參考點(diǎn)的設(shè)立和信息的頻繁轉(zhuǎn)換，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間明顯縮短。

3 GPS RTK 在場(chǎng)地土方工程測(cè)量中具體計(jì)算

3.1 制定科學(xué)的測(cè)量方案

GPS RTK 確實(shí)能夠提高場(chǎng)地土方工程測(cè)量的工作效率，縮短工作時(shí)間，提供精確的定位和數(shù)據(jù)，但是并不是所有的場(chǎng)地土方測(cè)量都能使用這種方法。在進(jìn)行測(cè)量之前，必須要根據(jù)工程測(cè)量的實(shí)際環(huán)境和工作量來綜合考慮，選擇最恰當(dāng)?shù)臏y(cè)量技術(shù)和手段。在運(yùn)用GPS RTK 技術(shù)進(jìn)行土方測(cè)量時(shí)，至少要對(duì)5顆及以上的衛(wèi)星給保持實(shí)時(shí)跟蹤，并且基準(zhǔn)站和移動(dòng)站之間的距離不能超過5km，這樣才能保證測(cè)量結(jié)果的精確性。需要注意的是，在采用GPS RTK 技術(shù)進(jìn)行土方測(cè)量時(shí)，還應(yīng)該限制最大點(diǎn)位上的誤差范圍，這樣才能保證運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的實(shí)時(shí)三維坐標(biāo)和實(shí)際的坐標(biāo)之間的誤差控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。

3.2 具體的實(shí)施過程

在具體的測(cè)量工作中，GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的實(shí)施包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，即數(shù)據(jù)的收集和處理。

3.2.1 數(shù)據(jù)的采集

在土方測(cè)量的方案確定之后，就可以在工程圖測(cè)量的首級(jí)控制點(diǎn)上，實(shí)行RTK 的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量工作?；鶞?zhǔn)站位置的選擇不是毫無要求的，最好設(shè)置在視線比較開闊的地方，并且周圍的環(huán)境對(duì)它造成的煩擾不能太大。選擇好基準(zhǔn)站的位置之后，要在其中安裝一臺(tái)負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)的GPS 接收機(jī)，保持對(duì)5 顆及以上衛(wèi)星的實(shí)時(shí)跟蹤，并將GPS 接收機(jī)和電臺(tái)進(jìn)行連接，以便實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。還有兩臺(tái)GPS 接收機(jī)，其中保持靜態(tài)狀態(tài)的一臺(tái)可以在基準(zhǔn)站附近觀測(cè)幾分鐘，然后進(jìn)行初始化，確認(rèn)目標(biāo)的坐標(biāo)和高度無誤之后，就可以讓另一臺(tái)接收機(jī)從站點(diǎn)開始保持運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。這臺(tái)接收機(jī)在運(yùn)動(dòng)的過程中，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的草圖來安排圖根點(diǎn)的位置。大比例的地形測(cè)量采集位置能為現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境草圖的繪制提供參考意見。如果地勢(shì)平坦，可以采用方格網(wǎng)法。如果地勢(shì)比較復(fù)雜，就可以對(duì)地形的特征點(diǎn)進(jìn)行加密測(cè)量。

3.2.2 數(shù)據(jù)的處理

這個(gè)過程是土方量計(jì)算的具體操作過程，戶外數(shù)據(jù)的采集完成之后，就需要將采集到的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后根據(jù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較。如果有的位置采集到的數(shù)據(jù)不能滿足計(jì)算的需求，或者是采集的過程中，由于操作不當(dāng)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)誤差，又或者是超過限制的數(shù)據(jù)都要予以刪除，只能將符合計(jì)算需求和能保證計(jì)算正確的數(shù)據(jù)保留下來。

確定了數(shù)據(jù)的正確性之后，就應(yīng)該按照繪制的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的草圖對(duì)圖根點(diǎn)進(jìn)行折斷線的連接。只有這樣，才能保證在建立數(shù)字模型的時(shí)候，能對(duì)每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間的拓?fù)潢P(guān)系有所限制，讓每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更接近實(shí)際情況。在對(duì)草圖的圖根點(diǎn)進(jìn)行折斷線的連接時(shí)，應(yīng)該將具有相同特點(diǎn)的點(diǎn)位連接在一起，這樣生成的數(shù)字模型才能最接近實(shí)際地形。隨后，測(cè)量人員應(yīng)該按照工程建設(shè)方的要求，確定工程施工的邊界線。最后，就需要測(cè)量人員將相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如三維坐標(biāo)點(diǎn)和折斷線的數(shù)據(jù)等進(jìn)行分層次的儲(chǔ)存，為管理數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算提供方便。在完成了數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存之后，就可以根據(jù)規(guī)劃的需求進(jìn)行土方量的計(jì)算。

4 GPS RTK 在場(chǎng)地土方工程測(cè)量中應(yīng)該注意的問題

在場(chǎng)地土方的工程測(cè)量中應(yīng)用GPS RTE 測(cè)量技術(shù)時(shí)，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)問題：

第一點(diǎn)，在確定了基準(zhǔn)站的控制點(diǎn)之后，應(yīng)該使方格網(wǎng)點(diǎn)上的坐標(biāo)系統(tǒng)和控制點(diǎn)的坐標(biāo)保持一致。同時(shí)，在安裝GPS 接收機(jī)的時(shí)候，應(yīng)該讓接收機(jī)的頻率和最近的基準(zhǔn)站的頻率保持一致，這樣才能保證這個(gè)GPS 接收機(jī)符合基準(zhǔn)站進(jìn)行操作的需要；

第二點(diǎn)，流動(dòng)站的參數(shù)設(shè)置也要和基準(zhǔn)站的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，尤其是電臺(tái)通道操作，最好使用一個(gè)電臺(tái)通道，這樣才能保證接受信息的準(zhǔn)確性和可靠性；

第三點(diǎn)，在測(cè)量的過程中，有一些會(huì)因?yàn)榻ㄖ锘蛘呤菢淠镜恼趽鯇?dǎo)致信號(hào)的中斷。如果出現(xiàn)這種情況，無法收集到各個(gè)網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，就可以在對(duì)附近和原本的采集點(diǎn)具有相同高度的目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。除了這種方法之外，還可以在測(cè)量的過程中沿著同一個(gè)方向?qū)@個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，這樣才能將土方量測(cè)量的誤差控制在最小的范圍之內(nèi)；

第四點(diǎn)，測(cè)量活動(dòng)的實(shí)踐表明，測(cè)量的時(shí)間對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度也有影響。所以在進(jìn)行測(cè)量時(shí)一定要選擇最佳的測(cè)量時(shí)間，通常是在上午的11：00 之前和下午的3：30 之后。如果測(cè)量的條件允許，可以選擇在晚上進(jìn)行測(cè)量，因?yàn)橥砩蠝y(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度最高。雖然GPS RTK 測(cè)量技術(shù)可以不受到天氣的條件進(jìn)行全天候的測(cè)量，但是在數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確度上是有差異的，所以不能為了縮短工期，就盲目的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，這樣只會(huì)增加計(jì)算過程中的誤差，增加投資的成本，得不償失。

5 結(jié)論

綜上所述，在場(chǎng)地土方的工程測(cè)量中應(yīng)用GPS RTK 測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的測(cè)量，并且使計(jì)算的土方量和實(shí)際挖掘的土方量無限接近，為工程施工提供數(shù)據(jù)支持，提高工程測(cè)量的效率。但是GPS RTK 測(cè)量技術(shù)也有很明顯的缺點(diǎn)，必須要對(duì)衛(wèi)星保持持續(xù)的跟蹤觀測(cè)，一旦發(fā)生意外情況，就需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，這也是GPS RTK 測(cè)量技術(shù)中應(yīng)該注意的問題。

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