Leica GS15 GNSS在PC項目高層建筑中的應(yīng)用

李科偉，張 浩，李國輝，徐偉忠

（1.上海中振測量技術(shù)工程有限公司，上海 200235；2.上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司，上海 200065）

一、項目概況

上海浦江鎮(zhèn)經(jīng)適房PC項目為大型居住社區(qū)浦江基地四期A塊、五期經(jīng)濟(jì)適用房項目，總建筑面積為174 352.4 m2?；匚挥陂h行區(qū)浦江鎮(zhèn)魯匯基地05-02、06-01地塊，東至恒南路，南至規(guī)劃五路，西至規(guī)劃四路，北至規(guī)劃一路。

該工程采用新興的綠色環(huán)保節(jié)能型預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（prefabricated concrete structure，PC）技術(shù)，是以預(yù)制混凝土構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)裝配、連接，結(jié)合部分現(xiàn)澆而形成的混凝土結(jié)構(gòu)，這也是上海城建市政工程（集團(tuán)）有限公司首次將PC工藝應(yīng)用于浦江鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)適用房項目。

二、測量原理及基線精度

1.本項目采用的測量方法

GPS靜態(tài)相對定位采用載波相位觀測，將GPS接收機固定架設(shè)在待測點位上，任意兩臺GPS接收機同步觀測同一組衛(wèi)星從而構(gòu)成基線。為了增強幾何強度，改善定位精度，通常采用多臺GNSS接收機同步觀測，使每兩臺單獨測定的基線向量聯(lián)結(jié)成三角形向量網(wǎng)，可以檢核和控制多種誤差對觀測量的影響，從而在提高定位精度的同時，保證了數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此本PC項目采用GPS靜態(tài)相對定位法，用于高層間平面和高程基準(zhǔn)的傳遞。

2.GS15測量基線精度

徠卡Viva GS15 GNSS雙頻接收機作靜態(tài)測量時能夠達(dá)到很高的精度，標(biāo)稱精度達(dá)3 mm+0.5×10-6D，因此靜態(tài)測量基線的中誤差可按照GPS基線向量的弦長精度公式計算

式中，a為固定誤差，單位為mm；b為比例誤差；S為基線距離，單位為km。

本項目各點間平均距離在0.5 km左右，因此基線精度為

三、工程應(yīng)用

1.實際施測情況

浦江大型居住社區(qū)PC項目工程對前期五幢樓的外圍控制點布設(shè)如圖1所示，GPS1、GPS2、GPS3、GPS4為平面控制點，埋設(shè)固定觀測墩，由更高一級的控制點按照GPS規(guī)范的D級要求進(jìn)行觀測；BM1、BM2、BM3是高程控制點，采用中誤差為±3 mm/km的徠卡DNA03電子水準(zhǔn)儀按照三等水準(zhǔn)測量規(guī)范，獲得高程值，分別作為樓層施工時的平面和高程傳遞的起算數(shù)據(jù)。

圖1 PC項目控制點分布圖

對上述平面控制點和高程控制點進(jìn)行一次GPS靜態(tài)聯(lián)測，保留觀測數(shù)據(jù)。在后期每次引測基準(zhǔn)數(shù)據(jù)到樓頂時，只需要將4臺GNSS接收機分別架設(shè)在GPS1、GPS3，以及樓頂?shù)?GPSA、GPSB 4個點上同步觀測一個時段，如圖2所示。

圖2 樓層基準(zhǔn)點與控制點聯(lián)測

將前期平面和高程控制點聯(lián)測GPS觀測數(shù)據(jù)和本次引測GPS觀測數(shù)據(jù)同時導(dǎo)入Leica Geo Office軟件，統(tǒng)一進(jìn)行基線解算，檢核重復(fù)基線是否合格；然后進(jìn)行無約束平差計算；最后采用徠卡獨有的一步法方式進(jìn)行基準(zhǔn)投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。

一步法中高程和平面點位的轉(zhuǎn)換是分開計算的。在平面點位轉(zhuǎn)換中，首先將WGS-84地心坐標(biāo)投影到臨時的橫軸墨卡托投影，然后通過平移、旋轉(zhuǎn)和比例變換使之與計算的“真正的”投影相符合；高程轉(zhuǎn)換則采用簡單的一維高程擬合。該轉(zhuǎn)換方法的已知點的高程誤差和平面點位誤差互不影響，并且高程已知點和平面已知的點可以不必是同一個點。

2.與常規(guī)方法測量數(shù)據(jù)對比分析

1）由GNSS測得的GPSA、GPSB兩點坐標(biāo)反算邊長和TS30全站儀測量這兩點平距對比見表1、表2。

表1 第一期

表2 第二期

2）將GNSS測得的GPSA、GPSB坐標(biāo)作為已知數(shù)據(jù)，然后使用TS30全站儀放樣出軸線點，并將其與常規(guī)方法激光垂準(zhǔn)儀投點后施測軸線交點進(jìn)行對比，結(jié)果見表3、表4。

表3 第一期 mm

3）使用常規(guī)的全站儀三角高程法，如圖3所示，在樓層高度約4倍遠(yuǎn)的距離，任意點上架設(shè)TS30全站儀，使用同一個棱鏡桿，6次正倒鏡測量樓底點A和樓頂點B的高差，取平均值后得到樓底水準(zhǔn)基點A和樓頂水準(zhǔn)點B的高差，將該高差平均值加上樓底水準(zhǔn)基點A的已知高程值，就可以得到29#樓的當(dāng)層頂面B點的高程。

表4 第二期 mm

圖3 全站儀三角高程測量示意圖

全站儀所測高程與GNSS接收機所測高程數(shù)據(jù)對比見表5。

表5

四、結(jié)束語

在浦江大型居住社區(qū)PC項目工程中，運用GNSS接收機在部分樓層進(jìn)行了平面和高程基準(zhǔn)傳遞。與常規(guī)測量方法的結(jié)果及理論分析精度比較可知，該方法結(jié)果符合性較好，也很好地滿足了項目的設(shè)計限差要求；并且該方法可同時傳遞平面和高程基準(zhǔn)，無需預(yù)留樓層間基準(zhǔn)傳遞通視孔，大大提高了工作效率；各層基準(zhǔn)值統(tǒng)一由地面控制點傳遞，不會積累傳遞誤差。由此可見，使用GNSS接收機在高層建筑中傳遞平面和高程基準(zhǔn)是一種行之有效的方法。