RTK技術(shù)在建筑基坑監(jiān)測中的應(yīng)用探討

文/王克春 安徽省淮河河道管理局測繪院 安徽蚌埠 233000

城市化進(jìn)程的加快，使得城市用地越發(fā)緊張。因此，城市內(nèi)的建筑空間不斷向地上或地下拓展，建筑的基坑深度在逐漸加大。為了保證建筑基坑工程的質(zhì)量，避免出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形或沉降問題，施工人員必須加強(qiáng)建筑基坑監(jiān)測，實現(xiàn)對基坑環(huán)境和狀態(tài)的實時監(jiān)控。建筑基坑具有空間狹小，施工環(huán)境復(fù)雜的特點，使用常規(guī)光學(xué)儀器進(jìn)行監(jiān)測，工作效率低且監(jiān)測精度往往受到作業(yè)條件的限制，因此，可將RTK技術(shù)融入該項工作之中。

1、RTK技術(shù)的應(yīng)用原理

RTK技術(shù)即實施動態(tài)差分技術(shù)，是一種較為常用的GPS測量方法。將GPS技術(shù)應(yīng)用在變形監(jiān)測中，可呈現(xiàn)周期性監(jiān)測模式和連續(xù)性檢測模式。對于建筑基坑監(jiān)測而言，連續(xù)性GPS監(jiān)測模式更為適用，而這種模式又有靜態(tài)測量和動態(tài)測量之分。RTK技術(shù)就是可以被應(yīng)用在基坑監(jiān)測中的連續(xù)性動態(tài)GPS測量方法，是一種基于載波相位觀測的實施動態(tài)定位技術(shù)。應(yīng)用RTK技術(shù)，可以迅速地確定定位結(jié)果，獲得定位點厘米級別的三維坐標(biāo)，是GPS應(yīng)用的里程碑式技術(shù)革新[1]。

在該技術(shù)應(yīng)用過程中，將基準(zhǔn)站建立在某個已知或未知點上，借助于RTK技術(shù)，將站點收到的載波相位差分改正信號經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈傳送給流動站，流動站會在接收到基站信號的同時，完成GPS衛(wèi)星信號采集，并對其進(jìn)行實時處理。通?？墒褂霉袒浖瓿刹罘钟嬎?，然后對空間內(nèi)基準(zhǔn)站和流動站的相對位置關(guān)系進(jìn)行精準(zhǔn)判定。這種空間關(guān)系并非施工使用坐標(biāo)空間關(guān)系，所以工作人員需要利用投影技術(shù)，將GPS測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為平面坐標(biāo)，然后通過借助已知數(shù)據(jù)完成平面位置的計算，并通過平面擬合模型來完成高程轉(zhuǎn)換。

2、RTK技術(shù)在建筑基坑監(jiān)測中的應(yīng)用和不足

2.1 RTK技術(shù)在基坑監(jiān)測中的具體應(yīng)用

2.1.1 增強(qiáng)監(jiān)測站點布設(shè)的合理性。

借助于RTK技術(shù)，施工人員可以更為科學(xué)合理地開展基坑監(jiān)測工作。在實踐當(dāng)中，應(yīng)該先做好基準(zhǔn)站和流動站的布設(shè)。相關(guān)工作人員可以依據(jù)基準(zhǔn)站對衛(wèi)星信號的接受要求來確定基準(zhǔn)站位置，應(yīng)盡量將站點設(shè)置在基坑的重點監(jiān)測位置附近，這樣才可以確保流動站處于基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)鏈覆蓋面中。為了實現(xiàn)對基坑圍護(hù)頂部的有效監(jiān)測，施工人員必須在陽角以及周邊中部設(shè)置流動站監(jiān)測點，而且其水平間距不應(yīng)超過20m。在對地面沉降問題進(jìn)行有效監(jiān)測時，施工人員應(yīng)將監(jiān)測站設(shè)置在周邊的道路上，然后根據(jù)該區(qū)域的實際情況，布設(shè)監(jiān)測點的位置和數(shù)量。

基準(zhǔn)點上應(yīng)該設(shè)有基準(zhǔn)站接收機(jī)，為保證使用效果必須使其與電源線和電臺準(zhǔn)確連接。開機(jī)后，應(yīng)對該設(shè)備進(jìn)行必要的系統(tǒng)設(shè)置。比如，應(yīng)按照得到的轉(zhuǎn)換參數(shù)、基準(zhǔn)站的方位坐標(biāo)以及無線電和天線的設(shè)置高度等問題。然后，施工人員進(jìn)行流動站的初始化設(shè)置，完成監(jiān)測準(zhǔn)備工作。作業(yè)前，應(yīng)該選擇已知點并對其進(jìn)行檢測，比對檢測結(jié)果和當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)。檢測點位若為高等控制點，那么互差應(yīng)該在0-5cm之間；檢測點若為同等控制點，那么互差應(yīng)該在0-7cm之間。使用RTK技術(shù)觀測流動站時，應(yīng)每隔1秒完成一次采樣，如果進(jìn)行放樣操作，那么需提前在RTK手簿之中輸入放樣點的坐標(biāo)，以保證工作開展的精確度。

2.1.2 實時處理對外觀測數(shù)據(jù)

將RTK技術(shù)應(yīng)用在建筑基坑監(jiān)測中，可以通過RTK對觀測點進(jìn)行三維坐標(biāo)采集，快速獲知觀測點和基準(zhǔn)站點之間的水平距離和高差。處理數(shù)據(jù)時，應(yīng)綜合考慮數(shù)據(jù)采樣率、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換合理性等影響因素，提升數(shù)據(jù)處理工作的有效性。比如，在進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時，應(yīng)充分考慮坐標(biāo)轉(zhuǎn)換所用轉(zhuǎn)換參數(shù)的區(qū)域性，還應(yīng)考慮其時間性和完整性問題[2]。工作人員需確保數(shù)據(jù)具有實用性，盡量避免數(shù)據(jù)處理誤差的產(chǎn)生。在實踐工作中，工作人員需要依照特定步驟完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作。首先，基準(zhǔn)站應(yīng)為流動站傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)內(nèi)容為測站信息和衛(wèi)星信號，流動站借助于無線電臺接收到基準(zhǔn)站信息后，應(yīng)對該信息和衛(wèi)星信號一同進(jìn)行差分處理并解算出整周未知數(shù)。其次，確保流動站初始化完成后，得出流動站和參考站的基線向量解，進(jìn)而算出流動站的坐標(biāo)。最后，根據(jù)已知數(shù)據(jù)，求出轉(zhuǎn)換參數(shù)。工作人員需要謹(jǐn)慎選取和應(yīng)用相關(guān)數(shù)據(jù)，并使用規(guī)定方程或公式，對其進(jìn)行有效處理，保障數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作質(zhì)量。

2.2 RTK技術(shù)的應(yīng)用缺陷

RTK技術(shù)在建筑基坑監(jiān)測中的應(yīng)用，幫助施工人員實現(xiàn)了工作質(zhì)量和效率的提升。在實踐中，該技術(shù)的應(yīng)用可以讓基坑監(jiān)測具有全天候?qū)崟r監(jiān)測的能力，同時提高了觀測精度的均勻性和數(shù)據(jù)采集和處理的便捷性。但是，由于作業(yè)環(huán)境等因素的影響，該項技術(shù)在應(yīng)用中仍存在一些不足。主要表現(xiàn)在兩個方面。

一方面，將RTK技術(shù)應(yīng)用在基坑監(jiān)測之中的觀測條件存在不匹配問題。若要應(yīng)用這種技術(shù)，必須保證觀測站可以接收5顆及以上衛(wèi)星的信號。但是，當(dāng)建筑基坑位于擁有龐大建筑群的城區(qū)時，其信號接收會受到遮擋，使得這一條件就難以滿足，從而對RTK技術(shù)的應(yīng)用起到阻礙作用。另一方面，RTK技術(shù)應(yīng)用時的觀測誤差影響因素較多，會對監(jiān)測精度造成影響。比如，監(jiān)測站的信號干擾或氣象因素干擾，衛(wèi)星軌道誤差、信號傳播誤差等都會影響監(jiān)測精度。因此，工作人員需要對技術(shù)應(yīng)用方案以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)行優(yōu)化和完善，消減誤差影響因素提升監(jiān)測質(zhì)量。

結(jié)論：

總而言之，將RTK技術(shù)應(yīng)用在建筑基坑監(jiān)測工作中，可以為基坑施工提供準(zhǔn)確、可靠的監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而提高施工有效性，使得基坑工程質(zhì)量以及建筑的整體施工質(zhì)量都得到提升。相關(guān)工作人員明晰RTK技術(shù)的應(yīng)用原理，并總結(jié)該技術(shù)在基坑監(jiān)測應(yīng)用中表現(xiàn)出的不足，減小其應(yīng)用中的受限影響因素，并不斷實現(xiàn)技術(shù)優(yōu)化，可讓該技術(shù)能更好地服務(wù)于建筑基坑監(jiān)測工作。