張劍峰

摘 要：隨著現(xiàn)代測量技術(shù)的快速發(fā)展，GPS技術(shù)應(yīng)用的范圍越來越廣，發(fā)揮的作用也越來越重要。市政施工受制于施工區(qū)域小、測量范圍廣，地形復(fù)雜，信息數(shù)據(jù)處理較多等因素影響，采用傳統(tǒng)的測量方式工作量大，數(shù)據(jù)處理難度較大。通過將GPS技術(shù)與RTK技術(shù)綜合運用，可以有效提高市政工程的施工效率。本文就GPS-RTK技術(shù)在市政施工中的應(yīng)用進行了探討，以為實際工作提供參考。

關(guān)鍵詞：GPS RTK 市政施工

近年來，隨著國家對市政工程施工的要求和標準越來越高，市政工程在施工過程中對測量的精確度有了新的要求。因此，應(yīng)用新的工程測量技術(shù)成為提高市政工程施工質(zhì)量的重要保證?？紤]到市政工程測量的特點，利用GPS-RTK測量技術(shù)可以打破傳統(tǒng)測量方法的局限性，更好地適應(yīng)現(xiàn)代化的要求，同時也給道路測繪領(lǐng)域的發(fā)展帶來了一場技術(shù)革命，具備的優(yōu)勢不可低估。

一、GPS-RTK技術(shù)基本原理

1.GPS技術(shù)

全球定位系統(tǒng)（GPS）的基本原理是根據(jù)無線電測距交匯原理，通過利用衛(wèi)星上的無線電發(fā)射裝置發(fā)射的定位信號，確定測量點的位置。GPS 擁有實時性導(dǎo)航定時、定位功能，還具有連續(xù)性、全天候、全球性等特性，從而能夠更加精密地提供時間、三維坐標、速度。GPS-RTK技術(shù)（GPS - real time kinematic），即實時動態(tài) GPS 測量技術(shù)，以載波相位測量為依據(jù)，并把載波相位測量和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)完美結(jié)合起來。這種實時差分 GPS 測量技術(shù)，是 GPS 測量技術(shù)發(fā)展中一個新的重要突破。

2.實時動態(tài)定位系統(tǒng)（RTK 測量技術(shù)），主要是由無線電數(shù)據(jù)傳輸鏈、一個基準站和若干個流動站等三大部分組成的，該測量技術(shù)的應(yīng)用原理就是取一個點位精度相對較高的首級控制點當作基準點，在流動站上設(shè)置一臺接收機當作參考站，從而能夠?qū)πl(wèi)星連續(xù)性地作出監(jiān)測，并將接收于基準站上的觀測數(shù)據(jù)，通過無線電傳輸設(shè)備根據(jù)相對定位的原理，在計算機上實時計算顯示出這些流動站的測量精度和三維坐標。

3.RTK 系統(tǒng)中的基準站，一般情況下會選擇一個擁有地勢較高、視野開闊等特性的已知控制點上進行設(shè)置，它的功能就是連續(xù)性地跟蹤觀測 GPS 衛(wèi)星，并將基準站坐標、載波觀測數(shù)據(jù)及偽距觀測值等通過無線電數(shù)據(jù)傳輸鏈實時地發(fā)送給各個流動站。流動站上的接收機不僅可以采集 GPS 觀察數(shù)據(jù)，還能夠接收基準站傳來的數(shù)據(jù)，并且能夠?qū)崟r處理在系統(tǒng)內(nèi)組成的差分觀測值，最后就可以得出來自基準站和流動站的基線向量，如果用最后得出的基線向量再加上基準站的坐標就可以得到流動站所有點的坐標，再利用坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)原理，可以計算出流動站的三維坐標，精度能夠達到厘米級。

二、市政工程施工的特點

1.施工復(fù)雜程度高。市政工程建設(shè)需要在不同的區(qū)域、地理環(huán)境進行，特別是很多時候需要人流比較密集、建筑物比較集中的環(huán)境展開，而且因為受地質(zhì)環(huán)境、水文條件、氣候等自然因素的影響，因此在施工過程中需要協(xié)調(diào)環(huán)境與工程項目的關(guān)系，以促進工程施工管理的發(fā)展。除了與自然環(huán)境相適應(yīng)之外，市政工程施工管理需要組織施工人員、建筑材料以及施工設(shè)備之間的管理。由于市政工程在施工的工程中，危險性大、情況復(fù)雜、而且要消耗大量的人力物力，因此提高現(xiàn)場施工管理水平就顯得尤為迫切與需要。

2.施工作業(yè)難度較大

與其他類型的工程施工相比，市政工程在施工過程中存在很多不缺因素，涉及到路、橋、水、電、管道等多種因素的影響，作業(yè)難度較大。同時，在市政工程的施工中工作場地一般都很狹小，并且地下的管道線路也很繁多。市政工程建設(shè)的上述特征，致使市政工程的建設(shè)期間需要面對很多突發(fā)意外。附近條件、地下管網(wǎng)和材料質(zhì)量都會對市政工程的建設(shè)產(chǎn)生不利的影響。也有許多外在因素比如：施工原材料的緊俏程度、質(zhì)量價格、以及承建單位的技術(shù)能力的考察、原材料的供貨渠道是否暢通等。且市政施工工程作業(yè)涉及工程改造，整治、項目維護涵蓋建設(shè)點多、面廣有純?nèi)斯び袡C械作業(yè)加人工作業(yè)等安全生產(chǎn)極為困難，稍有不慎就會造成人身傷害。因此.市政工程施工作業(yè)難度極大.安全生產(chǎn)管理方面的問題難度必然加大。

3.施工作業(yè)管理涉及面較廣

城市建設(shè)離不開市政工程.而市政施工涉及到建設(shè)項目點多面廣、施工場所變化多端，譬如，立交橋、轉(zhuǎn)盤路、排水洞等等項目施工有的工期長、有的屬于季節(jié)性，修補工程、改善項目、新設(shè)場地，施工工作形式多樣、工序繁雜給安全生產(chǎn)管理帶來諸多不便。且施工人員多為農(nóng)村的打工人員其流動性強，不具有施工安全保護方面的能力，安全意識也不夠。施工作業(yè)環(huán)境復(fù)雜如：露天工程、地下作業(yè)，受交通、氣候的影響較重，更給市政施工工程的管理工作帶來了嚴重的影響。

三、GPS-RTK技術(shù)在市政工程施工中的應(yīng)用

1. 地形測量

由于RTK測量隨時都能顯示當前位置的三維坐標，因此可利用GPS-RTK來測量地形地物點，并記錄該點的序號和特征值，內(nèi)業(yè)采用數(shù)字化成圖軟件，實際作業(yè)中對獨立地物的測量序號應(yīng)盡量連續(xù)，如測量房屋，應(yīng)圍繞房角至少測2個（對角線）或3個點，測量池塘要連續(xù)測完，并注明從xx～xx詳細代為何地物，和現(xiàn)場勾畫草圖且標明施測點序號。外業(yè)結(jié)束后，再根據(jù)草圖繪制地形圖。由于采取勾繪草圖與清繪為同一個人，對自己所測過的點都十分清楚，若記不清時，應(yīng)在第二天去實地核查，這樣就容易把一天所測的地形地物進行內(nèi)業(yè)成圖。

2. 工程控制點測量。由于是屬于市政一般道路工程，可采用GPS RTK實時動態(tài)測量，即可滿足要求。這種方法在測量過程中能夠?qū)崟r獲得定位精度，即可停止觀測，大大提高了作業(yè)效率。由于RTK控制點之間不要求必須通視，使的野外控制點測量更簡單方便。由于GPS-RTK定位的數(shù)據(jù)處理過程屬于計算基準站和移動站之間基線向量（坐標差）的過程，不存在網(wǎng)平差處理，所以精度平定跟靜態(tài)測量基線處理的精度評定相似。一般使用指標為：①載波相位的整周模糊度是否固定，GPS-RTK測量儀器的標稱范圍，一般規(guī)定移動站距基準站的距離不能超過15 km，因為在15km之內(nèi)RTK數(shù)據(jù)處理的載波相位整周模糊度能夠得到固定解，這樣定位精度才能達到厘米級；②均方根（RMS），RMS在這里表示RTK定位點的觀測值精度，是包括約70%的定位數(shù)據(jù)的誤差圓半徑，根據(jù)實際情況，在城市測量實際作業(yè)中，一般把基準站與移動站的距離控制在6 km之內(nèi)。只有點位觀測值精度達到要求時，載波相位的整周模糊度才能得到固定解，坐標精度才能滿足精度要求。一般使用平面和高程兩種均方根：①平面均方根HRMS，表示平面坐標的定位精度；②高程均方根VRMS，表示高程坐標的定位精度。endprint

3.在管線紅線放樣中的應(yīng)用

隨著城市經(jīng)濟的不斷發(fā)展，城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作逐漸成為人們關(guān)注的主要對象。社會發(fā)展中的各項技術(shù)發(fā)展水平，對城市建設(shè)工作起到了至關(guān)重要的作用。其中市政工程的放樣工作對于技術(shù)的要求更高。不僅需要進行精準地測定，還需要提升建設(shè)工作的速度和效率。實際的工程放樣需要依靠硬件和軟件的共同作用，比如，在RTK手簿程序中輸入所施測點的坐標值，然后根據(jù)實際方位走向到達輸入點位坐標的位置，到此放樣完成。從其發(fā)展趨勢上可以看出，技術(shù)類型逐漸朝著智能化和自動化的方向發(fā)展。在應(yīng)用相關(guān)軟件的過程中，需要以數(shù)字化的測繪產(chǎn)品作為支撐。同時建立科學(xué)規(guī)范的數(shù)據(jù)鏈，還應(yīng)該實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的傳遞，進而提升測量的準確性。

但是在實際的應(yīng)用中，管線的紅線放樣技術(shù)也會受到諸多因素的影響，因此，工作人員需要對測量的設(shè)備和技術(shù)加強重視。在作業(yè)難度相對較大的情況下，不得不應(yīng)用到GPS技術(shù)，這樣可以有效的提升工作的準確性。在實際的工程測量中，采用RTK技術(shù)已經(jīng)成為一種普遍的趨勢，這種技術(shù)是對GPS技術(shù)的補充。這是一種典型的動態(tài)定位系統(tǒng)，可以設(shè)計到GPS技術(shù)所涉及不到的死角，具有較為廣闊地發(fā)展前景。

四、測量誤差的處理

RTK測量的誤差一般可分為兩類，包括與測量站有關(guān)的誤差和與距離有關(guān)的誤差。天線相位變化、多徑誤差、信號干擾以及氣象因素等是與測量站有關(guān)的誤差。軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差是與距離有關(guān)的誤差。在RTK作業(yè)前，在測區(qū)布設(shè)一定數(shù)量的靜態(tài)GPS控制點，與高一級的GPS點聯(lián)測，獲得這些GPS控制點的WGS-84坐標和地方坐標系坐標，并根據(jù)測區(qū)大小，選取3個以上且分布均勻的GPS控制點作為基準點，直接利用GPS控制器內(nèi)置的實時處理軟件或后處理軟件求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

如具備或能獲取測區(qū)內(nèi)原有GPS控制點的成果和資料，可選取測區(qū)內(nèi)三個以上具有WGS-84坐標和地方坐標的已知控制點作基準點，直接利用隨機軟件求解坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)。

五、結(jié)語

現(xiàn)代測量技術(shù)的快速發(fā)展，使市政工程施工的效率、質(zhì)量等得到大幅提升。GPS-RTK技術(shù)可以有效提高施工的整體性，降低工程施工中因測量出現(xiàn)問題的幾率，具有更強的實用性和更加廣闊的發(fā)展空間。

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