高承恩，李德明

（1.河南科光工程建设监理有限公司，河南郑州450003；2.河南省白龟山水库管理局，河南平顶山467031）



南水北调工程总干渠安阳段施工测量中GPSRTK技术的应用

高承恩1，李德明2

（1.河南科光工程建设监理有限公司，河南郑州450003；2.河南省白龟山水库管理局，河南平顶山467031）

摘要：在水利工程施工测量中，由于施工环境复杂，对测量工作的限制因素比较多，如果使用常规的测量方法测量效率很低。GPS RTK技术是一种新型的测量技术，具有测量准确度高、作业量小、施工效率高等优点。文章通过实际案例，对GPS RTK测量技术的工作原理、施工测量流程、GPS RTK的放样等进行了介绍，并取得了良好的应用效果。

关键词：南水北调工程；总干渠安阳段；施工测量；GPS RTK技术应用

在工程测量的过程中，GPS测量技术可以对测量进行有效的控制，可以为动态测量带来较大的方便［1］。RTK测量状态下，参考站使用数据链把测试得到的数值和测站坐标发送给流动站，流动站不仅仅是接收卫星传输的信息，还接受由数据链传输的参考站信息，并在系统里面形成差分观测信息同时实现实时处理。

采取这样的测量方法，测量的精准度可以精确到厘米级，RTK测量所传输的坐标是三维的，可以使工作人员的劳动强度大大降低，实现了自动化操作，不但省时间，而且精准度还比较高，使工作效率得到了明显的提升，经济效益佳。

1　案例介绍

该项目包括4座渠渠交叉建筑物，3座公路交叉建筑物及总长4455.2m的渠道工程施工。该渠段以半填半挖为主，长4455.2m。渠道最大挖深7m左右，最大填高13m左右。沿线岩性以壤土、黄土状壤土为主，全部为土质渠道。

渠道为梯形断面，设计渠底宽度为17m，渠道内一级边坡1∶2，渠底高程85.349～85.190m，一级马道（堤顶）宽5.0m，外坡1∶1.5～1∶2，渠道纵比降为1 /28000。堤顶至渠底深最大为9.10m。

渠段进出口设计流量235m3/s，设计水位92.349～92.190 m，设计水深7m。加大设计流量265m3/s，加大水位92.724～92.560m，加大水深7.375～7.370m。一级马道高程94.27～94.29m。由于地理环境复杂，研究使用GPS RTK技术来进行测量。

2　GPSRTK测量技术工作原理及测量基本流程

2.1GPSRTK测量技术的工作原理

GPS RTK测量使用实时差分核心技术，它将载波相位测量高度和数据传输技术进行有机的结合。它的主要工作原理是将GPS接收机安装到制高点上，安装的位置要求视野开阔、易于安装机器、且遮挡物较少，采集到的载波相位观测数值调整到基准站电台的载波频率上，借助基准站电台将数据传输出去，这样可以实现对卫星实时监测，所有观测到的数据借助无线电传输机器随时输送给GPS接收器［2］。

GPS接收器在收到卫星信号的时候，观测到的信息经过无线接收设备接收，依据观测得到的信息结合流动站和基准站的载波相位观测数据来推算三维坐标系和流动站的精准度。

2.2施工测量的基本流程

2.2.1施测程序

该工程的施工测量工作将严格按照《水电水利工程施工测量规范》（DL/T5173-2003）有关施工规范的技术要求进行，且按合同规定的时间与范围，及时向监理工程师报送有关的测量成果。工程测量一般分为测量前的准备、控制测量、施工测量、进度测量和竣工测量。如图1所示。

图1　施工测量流程图

2.2.2施工测量组织工作

由项目部专业测量人员成立测量小组，依据业主2007年1月提供的长江勘测规划设计研究院编制的《南水北调中线一期工程渠线C级GPS网安阳段1954年北京坐标系1°带成果表》的坐标点和高程控制点先进行原始测量点的复核工作。

在复核无误的情况下，把原始测量点进行控制测量加密，包括平面控制测量与高程控制测量。在此基础上完成整个工程的测量定位放线、高程抄平控制等工作。

按规定程序检查验收，对施测组全体人员进行详细的图纸交底及方案交底，明确分工，所有施测的工作进度及逐日安排，由测量小组长根据项目的总体进度计划进行安排。

3　加密、复测施工控制网的构建

3.1复测前的准备工作

该工程共计使用GPS接收机的数量为3台，型号为南方S86T双频。

（1）对施工现场进行认真的勘察以后，决定使用图上设计的方案。

（2）依据有关规定和优化设计要求，使用网型设计效果最佳，在实地测量以前，依据星历预报的信息制定有效的观测方案。

3.2GPS静态测量

依据施工要求对20个首级施工控制点进行了实地复测，对16个二级控制点进行加密处理。使用边点混合式的布网方式设置控制网，观测时段的长度在60min以外。

基线在进行处理以前一定要观测所有点的星历预报，将那些质量较差的清理掉，这样可以确保基线的精准度较高［3］。基线解算的时候，通常会使用到南方测绘GPS来进行信息处理，GPS技术无法实现三等水准精准度的标准，因此每一个控制点所使用的高程为联测式的。

4　GPSRTK放样

4.1计算坐标转换参数

工程坐标系和WGS-84坐标系是GPS RTK测量的关键内容，高精准度的转换参数可以提升GPS RTK测量的精准度，在南方GPS RTK测量之初，借助已知的控制点信息求解坐标系转换参数，转换参数的数目为7个，使用南方工程软件可以将这些数据进行保存，这些参数在每次测量之初只要调用进行简单的核准就可以使用。

4.2导向的校正

在转换参数的过程中，校正导向是一个非常好的工具。因为在GPS使用过程中无论输出还是输入都是WGS84坐标，因此，大部分GPS在使用过程中采用的方式一般为：在已经知道的点上架设基准站，然后输入WGS84坐标来对基准站进行启动。

这种方式具有一定的缺陷，就是在使用过程中，每使用一次就必须将基准站与控制器进行一次连接，在进行外业时有一定麻烦。

如果使用校正导向，就会避免这种麻烦，可以在任何一个点进行架设基准站，这样避免了很多麻烦，方便了使用，但是有一个需要注意的问题：校正导向是在转换参数已经打开的基础上进行的。

4.3测量断面信息

该断面测量工程的数量较多，假如使用以往的测量办法，需要耗费大量的人力、物力和财力，使用GPS RTK测量技术结合施工坐标来施工省时省力，两人两天的施工效率和两组全站仪一周的施工效益相同，这样工作效率明显的提升了。

横断面测量前，要将设计路线信息和横断面信息调入页面中，将“横断面设计文件”打开，依据测量的实际信息量将文件调入其中，这样就可以进入到横断面线路测量的页面，依据图示移动光标使其和设计的信息相同或者是误差在有效的范围之内，这样就可以点击“距离”按钮进行采点测量［4］。

测量的时候可以使用快捷键来操作，测量前确保所有的参数在有效的范围之内，信息采集结束，按照自己的要求转换保存格式。

4.4 放样施工

一般在施工过程中会使用RTK方法进行放样，只需要把坐标在放样文件中编好，将不同的坐标输入不同的放样点中，接下来点入放样指示界面，在这个界面中会显示放样点与当前点之间的距离，依据显示的局里调整放样的位置。

当与放样点的距离在90cm以内时，在软件中会自动提示进入精确放样的界面，这时候还会自动产生提示音，一般都是一声长鸣，“嘟”的一声提示音后，会在界面中产生30cm、60cm和90cm为半径的圆圈，进入不同半径的点都会有提示音出现，有一个精确局部进行放样的按钮，点击后会出现精确放样的设置界面。

在这个界面中会有不同的两个设置，放样显示和放养提示。在放样提示这个设置中可以选择放样的最大半径和最小半径，以及设置不同提示音。放样圈的个数与最小值和最大值有关系，一般会是最大值是最小值的整数倍的那个数值。在这个界面还具有测量功能。

放样时最好使用快捷键，能够节省大量的时间。快捷键数字8为上一个放样点，数字9是放样点的查找。对工程放样是一个非常好的方式，不论是基础的处理还是回填开挖都会应用RTK放样技术。

4.5线放样

线放样一般指的是直线放样，线放样有自己的坐标库，打开后，首先选择与放样一致的直线（一般在文件中存在已经完成的放样线），一旦在文件没有找到使用的放样线，可以点击增加这个按钮，在界面中输入终点和起点的坐标，就会形成你想要的样线。

若想在文件中显示里程信息，则可以在输入时输入里程数据，因此在界面中不同的位置就会显示不同的里程。

线放样有两个设置：显示设置和提示设置。提示设置中的最大值指的是与放样直线之间距离最大的两条平行虚线之间的距离，最小值是指与放样直线之间距离最小的两条平行虚线之间的8距离。一般平行虚线的个数是最大值与最小值之间的整倍数。当前点移动到整数里程的时候会有提示音。

5　结论

当前，在施工测量过程中，都面临着怎样在保证测量精度的同时，又保证测量效率的问题。采用RTK技术进行测量，是一个非常好的技术手段，不但具有操作简单的特点，而且测量精度也非常高，能够快速测定地物点以及地形点的坐标，所以在水利工程中，RTK技术应用非常重要。

该工程通过使用GPS RTK测量技术，在保证测量精确性的同时，提高了测量精度，圆满完成了工程测量任务，具有一定的借鉴引用价值。

参考文献

［1］张冠华.论水利水电工程中GPS RTK测量技术应用［J］.广东科技，2009（10）.

［2］陈赞辉.浅析GPS技术在水利工程测量的应用［J］.中国城市经济，2010（06）.

［3］尹景伟.浅谈GPS RTK技术在水利工程测量中的应用［J］.江苏水利，2012（11）：325-326.

［4］陶歆贵.GPS RTK技术在水利工程测量中的应用［J］.铜业工程，2007（02）.

［5］DL/T5173-2003.水电水利工程施工测量规范［S］.

［6］JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范［S］.

［7］卢萍.GPS-RTK技术在水利工程放样中的应用［J］.水利电力机械，2007（11）：145-146.

［8］艾斯克尔·努尔.全球定位系统（GPS）技术在水利工程中的应用［J］.水利技术监督，2011（02）：30-31.

中图分类号：TV221.1；P228.4

文献标识码：B

文章编号：1008-1305（2016）01-0090-03

DOI：10.3969 /j.issn.1008-1305.2016.01.031

收稿日期：2015-07-28

作者简介：高承恩（1983年—），男，工程师。