探討如何運(yùn)用GPS系統(tǒng)提高施工測量的精度和效率

□何寶瑞（河南省山河賓館有限責(zé)任公司）

1 工程概況

南水北調(diào)中線工程輝縣段第七施工標(biāo)段，本標(biāo)段設(shè)計樁號為Ⅳ108+000～Ⅳ115+900，標(biāo)段長度7.90 km，渠道過水?dāng)嗝娉侍菪?，設(shè)計底寬為20～15.50m，堤頂寬5m。渠道邊坡系數(shù)為1:2,設(shè)計縱坡為1/20000～1/28000。標(biāo)段內(nèi)共有各種建筑物16座，其中:河渠交叉建筑2座，節(jié)制閘、退水閘各1座，左岸排水建筑2座，分水閘1座，公路橋7座，生產(chǎn)橋2座。主要工程量有土石方開挖431萬m3、土石方回填75萬m3、混凝土澆筑16.10萬m3、鋼筋制作安裝9134 t、砌石2.77萬m3。南水北調(diào)工程在施工測量過程中，主要存在的難題是，施工戰(zhàn)線長，施工作業(yè)面多，工程量大，施工強(qiáng)度高，測量精度要求高，外部環(huán)境復(fù)雜。另外就是工程大部分征地拆遷設(shè)計多個村莊，為了盡量減少征地，采用GPS定位系統(tǒng)測量技術(shù)是個很經(jīng)濟(jì)合理的選擇。

2 控制測量

2.1 測量控制點(diǎn)選取

要想把控制測量搞好，首先就要解決測量控制點(diǎn)的選取。測量控制點(diǎn)的選取主要是根據(jù)工程分布情況及現(xiàn)場情況進(jìn)行選點(diǎn)?？紤]到GPS測量的特殊性，并顧及后續(xù)測量，以及盡量減少對土地的占用，選點(diǎn)時應(yīng)考慮：每個點(diǎn)最好與某一點(diǎn)通視，以便后續(xù)測量工作中的使用。測量控制點(diǎn)的選取上也是有要求的，首先在測量控制點(diǎn)周圍高度角15°以上不得有障礙物，以免信號被遮擋或吸收；其次測量控制點(diǎn)位要遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源、高壓電線等，以免電磁場對信號的干擾；再次測量控制點(diǎn)位應(yīng)選在視野開闊、交通方便、有利擴(kuò)展、易于保存的地方，以便觀測和日后使用；最后在選點(diǎn)結(jié)束后，按要求埋設(shè)標(biāo)石，并填寫點(diǎn)之記。并做好保護(hù)，一般都是澆筑混凝土墩，用油漆寫上樁號標(biāo)識。

2.2 學(xué)習(xí)測量RTK原理，并繪制作業(yè)流程圖

為了更好的使用GPS系統(tǒng)進(jìn)行測設(shè)，針對儀器的操作要點(diǎn)及GPS-RTK的原理進(jìn)行了培訓(xùn)，特邀中海達(dá)集團(tuán)的專業(yè)技術(shù)人員，對測量人員進(jìn)行培訓(xùn)，并現(xiàn)場測設(shè)、多次復(fù)核，使專業(yè)技術(shù)人員透徹的了解RTK的測量原理，為以后傳幫帶做好準(zhǔn)備，并為開拓GPS測量方法提供技術(shù)支持。同時不定期組織測量人員進(jìn)行學(xué)習(xí)，以便提高專業(yè)技能。通過詳細(xì)閱讀儀器使用說明書，并根據(jù)平面控制測量的特點(diǎn)以及測設(shè)實(shí)驗(yàn)中所遇到的一些問題，編制了GPS-RTK作業(yè)流程：基準(zhǔn)站選擇→參數(shù)轉(zhuǎn)換→基準(zhǔn)站設(shè)置（包括儀器架設(shè)、初始化測量、無線電臺鏈接）→利用手薄輸入基準(zhǔn)站平面坐標(biāo)及轉(zhuǎn)換參→流動站上已知點(diǎn)進(jìn)行檢核測量→流動站進(jìn)行施工測量→流動站觀測中或結(jié)束后上已知點(diǎn)再次進(jìn)行檢核→出成果。

2.3 基準(zhǔn)站選擇及裝備GPRS手機(jī)卡

經(jīng)過多次現(xiàn)場勘測，找出接收信號較好，場地開闊的地方設(shè)立基準(zhǔn)站，基站用混凝土澆筑成固定裝置。固定裝置采用底面為1m×1m，頂面0.40m×0.40m，高1.50m的磚砌結(jié)構(gòu)，頂部預(yù)埋GPS基站固定裝置。通過靜態(tài)觀測確定固定基站的坐標(biāo)，這樣在測設(shè)時無需多次架設(shè)。購買中國移動GPRS上網(wǎng)卡3張，分別裝在1個基站、2個移動站內(nèi)。通過設(shè)置后，RTK測量時，移動站通過無線數(shù)據(jù)與基站有效連接。

2.4 優(yōu)化計算轉(zhuǎn)換參數(shù)

利用平面控制測量觀測數(shù)據(jù)，加入選定的基準(zhǔn)站。通過中海達(dá)公司配套軟件，反復(fù)測量、計算與校核，優(yōu)化出計算轉(zhuǎn)換參數(shù)-布爾莎7參數(shù)。此參數(shù)包含3個平移參數(shù)、3個旋移參數(shù)，1個尺度參數(shù)，具體參數(shù)如下：

轉(zhuǎn)換模型：布爾莎7參數(shù)

DX(m)=68.496663

DY(m)=393.144868

DZ(m)=-213.056655

WX(弧度)=-0.0000579466(s)=-11.95234

WY(弧度)=-0.0000030690(s)=-0.63303

WZ(弧度)=-0.0000178174(s)=-3.67510

K=-0.000003163958(ppm)=-3.163958

通過在已知5點(diǎn)上的9次校核（制出校核表）,其中最大點(diǎn)位誤差為1.80 cm。

3 測量效果顯著

采用GPS定位系統(tǒng)，通過靜態(tài)觀測進(jìn)行工程平面控制網(wǎng)布設(shè)，有效提高了施測精度，最低點(diǎn)位誤差<2 cm。然后根據(jù)這些布設(shè)進(jìn)行渠道原始地面斷面測量，按每20m一個斷面進(jìn)行觀測。交付的渠道永久占地2.50 km，測量精度達(dá)到1.60 cm，比原計劃采用的全站儀進(jìn)行控制測量和斷面測量提前20 d，原本需要16個測量人員才能完成的測設(shè)，現(xiàn)在8個人就可以完成，大大提高了效率。

4 結(jié)束語

GPS系統(tǒng)定位測設(shè)，因其準(zhǔn)確快速，較少多次導(dǎo)點(diǎn)，受到青睞，不僅僅在平面布設(shè)，施工測量領(lǐng)域廣泛運(yùn)用，在其他領(lǐng)域也有非常廣闊的發(fā)展前景。GPS系統(tǒng)在施工中能達(dá)到較高的精度和較快的進(jìn)度，但是如何恰到好處的運(yùn)用，是施工需要努力解決的首要問題。在施工中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷提高工作效率，以便更好的完成業(yè)主交付的任務(wù)，更好的服務(wù)于社會。