孫啟春

【摘要】GNSS定位技術(shù)具有精度高、速度快、全天候、誤差不累積等特點(diǎn)，在建筑施工測(cè)量中進(jìn)行應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)越性。本文筆者將結(jié)合具體某一高層建筑施工實(shí)例，簡要探討徠卡GNSS在建筑施工測(cè)量中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】徠卡GNSS；高層建筑；施工測(cè)量

1.引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高層建筑越來越多。高層建筑由于層數(shù)較多，往往采用的是框架結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)在施工過程中，對(duì)于垂直度、水平度偏差以及軸線尺寸的偏差要求非常高，因此在施工測(cè)量中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這幾個(gè)方面的控制。一般情況下，在對(duì)高層建筑進(jìn)行平面基準(zhǔn)傳遞時(shí)，采用的方法包括吊線法、經(jīng)緯儀投側(cè)法以及激光垂準(zhǔn)儀投點(diǎn)法等。進(jìn)行高程基準(zhǔn)傳遞一般采用的方法則包括水準(zhǔn)測(cè)量法、懸吊鋼尺法以及全站儀三角高層測(cè)量放等。與其他幾種測(cè)量技術(shù)相比，GNSS定位技術(shù)具有精度高、速度快、全天候、誤差不累積、無需點(diǎn)間通視等特點(diǎn)，在建筑施工測(cè)量中進(jìn)行應(yīng)用具有非常明顯的優(yōu)越性，能夠很好的提供平面和高程的三角坐標(biāo)信息。

GNSS是指全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)。GNSS的工作原理是以天空中高速運(yùn)轉(zhuǎn)的衛(wèi)星的瞬時(shí)位置為已知量，通過觀測(cè)衛(wèi)星至GNSS接收機(jī)天線相對(duì)中心之間的距離，使用空間距離后交會(huì)的方法，即可計(jì)算出接收機(jī)當(dāng)前所處的具體位置坐標(biāo)。

2.工程概況

本工程為某一大型居住社區(qū)施工建設(shè)項(xiàng)目。該工程的總建筑面積為174332.3m2。該工程建筑的結(jié)構(gòu)主要是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件。該工程的建筑層數(shù)較多，施工場(chǎng)地較為狹窄，同時(shí)工期要求較為緊張。在工程的施工過程中，根據(jù)要求應(yīng)對(duì)建筑的垂直度。水平偏差等進(jìn)行嚴(yán)格的控制，因此需要制定嚴(yán)密的施工測(cè)量作業(yè)方案。

3.GNSS系統(tǒng)靜態(tài)相對(duì)定位法

對(duì)于GNSS系統(tǒng)的應(yīng)用可以有很多不同的方法，比如說靜態(tài)定位、動(dòng)態(tài)定位、相對(duì)定位以及絕對(duì)定位等方法。在這些方法中，GNSS靜態(tài)相對(duì)定位方法的測(cè)量精度最高。這種方法是指采用載波相位觀測(cè)為基本觀測(cè)量，在待測(cè)點(diǎn)位上設(shè)置GNSS接收機(jī)，確保穩(wěn)定，任意2臺(tái)GNSS接收機(jī)同步觀測(cè)同一組衛(wèi)星，這樣即可構(gòu)成一個(gè)基線，并在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測(cè)，這樣即可準(zhǔn)確的確定整周模糊度。在采用衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及折射誤差等，而通過采用不同載波相位觀測(cè)量的線形組合，可以有效的減小這些誤差的存在，從而提高GNSS的測(cè)量精度。通常情況下，在測(cè)量過程中，往往采用多臺(tái)GNSS接收機(jī)同步觀測(cè)的方式，這樣可以有效的提高GNSS的幾何強(qiáng)度和定位精度。

4.實(shí)際施工測(cè)量過程

在本工程的施工測(cè)量中，對(duì)于前期的五棟建筑物進(jìn)行觀測(cè)。本工程一共設(shè)置了4個(gè)平面控制點(diǎn)和3個(gè)高程控制點(diǎn)，其中GPS為平面控制點(diǎn)，BM為高程控制點(diǎn)。在這些控制點(diǎn)上需要埋設(shè)固定觀測(cè)墩。根據(jù)GPS規(guī)范的要求，對(duì)于這四個(gè)平面控制點(diǎn)，需要按照D級(jí)要求進(jìn)行觀測(cè)。3個(gè)高程控制點(diǎn)則采用徠卡DNA003電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，該儀器的中誤差為±0.3mm/km。以上所觀測(cè)的平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)則是作為樓層施工的軸線和標(biāo)高傳遞的起算數(shù)據(jù)。

對(duì)于這四個(gè)平面控制點(diǎn)和3個(gè)高程控制點(diǎn)需要采用GPs靜態(tài)法進(jìn)行一次聯(lián)測(cè)。在聯(lián)測(cè)過程中，各個(gè)觀測(cè)時(shí)段的時(shí)間應(yīng)控制在60min，采用間隔為10s，衛(wèi)星的高度截止角則為15°。聯(lián)測(cè)完成之后需要保留觀測(cè)數(shù)據(jù)。在后期每次將基準(zhǔn)數(shù)據(jù)引測(cè)到樓頂時(shí)，采取的具體措施為：在平面控制點(diǎn)的其中兩個(gè)點(diǎn)上GPS1和GPS2設(shè)置兩臺(tái)GNSS接收機(jī)，并在樓頂?shù)膬蓚€(gè)控制點(diǎn)GPSA和GPSB上設(shè)置兩臺(tái)GNSS接收機(jī)，這四個(gè)控制點(diǎn)上所設(shè)置的GNSS接收機(jī)同步進(jìn)行一個(gè)時(shí)段的觀測(cè)。

將前期平面控制點(diǎn)和高程控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)所得到的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)和本次引測(cè)所得到的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)同時(shí)倒入到Leica Geo Office軟件中，在該軟件中可以對(duì)基線進(jìn)行結(jié)算，并對(duì)重復(fù)基線的合格性進(jìn)行校核，然后進(jìn)行三維無約束平差的計(jì)算和二維約束平差的計(jì)算。采用徠卡測(cè)量技術(shù)所獨(dú)具的一步法即可對(duì)基準(zhǔn)投影坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)換。在徠卡所獨(dú)具的一步法轉(zhuǎn)換法中，對(duì)于高程控制點(diǎn)和平面控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)換是分開進(jìn)行計(jì)算的。在對(duì)平面控制點(diǎn)位進(jìn)行轉(zhuǎn)換過程中，首先將WGS84地心坐標(biāo)投影到臨時(shí)的橫軸墨卡托投影中，接著對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的處理，比如說平移、旋轉(zhuǎn)等，這樣即可將其轉(zhuǎn)換成與計(jì)算相吻合。在對(duì)高程控制點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的過程中，則采用的是一維高程擬合的簡單方式。在一步轉(zhuǎn)換法中，對(duì)于平面控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)換和對(duì)高程控制點(diǎn)的轉(zhuǎn)換之間是不會(huì)影響的，各自所產(chǎn)生的誤差是獨(dú)立的。并且，高程已知點(diǎn)和平面已知點(diǎn)并不要求是同一個(gè)點(diǎn)位。將GPSA和GPSB作為兩個(gè)已知平面點(diǎn)，采用徠卡全站儀即可放樣出施工層面內(nèi)的各個(gè)已知軸線點(diǎn)的位置。并且同時(shí)將這兩個(gè)點(diǎn)作為已知高程點(diǎn)，采用水準(zhǔn)儀的測(cè)量方法即可測(cè)設(shè)出施工層面內(nèi)的各個(gè)標(biāo)高點(diǎn)，在這些標(biāo)高點(diǎn)上需要做好相應(yīng)的標(biāo)記。

為了有效的確保這種測(cè)量方法的可靠性和精度，本工程分層在5層和10層的頂板上采用常規(guī)的測(cè)量方法同時(shí)進(jìn)行了兩次的測(cè)量，并將常規(guī)的測(cè)量方法所得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)與GNSS測(cè)量技術(shù)所得到的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

5.GNSS測(cè)量基線精度

采用徠卡GNSS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)可以達(dá)到很高的測(cè)量精度。一般情況下，這種方法的標(biāo)稱精度可以達(dá)到3mm+0.5×10-6D，其中D為測(cè)距。本工程各個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離在0.5km左右，因此可以達(dá)到其測(cè)量精度為3mm。

6.垂直度計(jì)算和標(biāo)高的控制

在高層建筑的施工控制中，為了有效的確保建筑物豎向垂直度和幾何尺寸的準(zhǔn)確性，應(yīng)對(duì)高層建筑每層施工軸線進(jìn)行正確的引投和傳遞。如果所引投和傳遞的施工軸線點(diǎn)位存在較大的誤差，則會(huì)導(dǎo)致高層建筑結(jié)構(gòu)各個(gè)部位之間產(chǎn)生很大的施工誤差，這會(huì)直接影響到高層建筑的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

本文筆者將以18號(hào)樓的觀測(cè)結(jié)果為例。在每次觀測(cè)之后，可以及時(shí)計(jì)算出本次觀測(cè)相對(duì)于首先觀測(cè)時(shí)的垂直度。我們可以清楚的看出，本工程建筑物垂直度和標(biāo)高的控制結(jié)果滿足規(guī)范的要求。

7.結(jié)語

針對(duì)當(dāng)前建筑工程的快速建設(shè)，確保施工質(zhì)量是首要任務(wù)。其中施工測(cè)量是建筑工程施工的重要環(huán)節(jié)，對(duì)于垂直度、水平度偏差以及軸線尺寸等均需要施工測(cè)量的配合。從測(cè)量結(jié)果表明，基于GNSS定位技術(shù)的施工測(cè)量結(jié)果精度滿足規(guī)范要求，實(shí)現(xiàn)快速精確的施工測(cè)量，可為同類工程提供參考借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]徐偉忠.GNSS定位技術(shù)在PC項(xiàng)目高層建筑中的應(yīng)用[J].上海建設(shè)科技，2014，（04）：27-29.