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关键词:市政工程;工程测量;精度控制
前言
市政工程(包括城市道路、桥梁、给水排水、堤防护岸、涵闸泵站及煤气管道等)设计阶段的测量工作是直接为设计服务的,同时也为工程施工提供依据。因此市政工程设计对市政工程测量的精度和测量内容有一定的要求。而测量精度对市政工程有很大的影响。如果忽视测量精度,就可能造成拆迁已有建筑物或平整大片土地,带来不应有的损失。如果片面的强调精度,又会造成时间与经济上的浪费。所以只有按照各种市政工程对测量的不同精度要求进行测绘工作,这样所得的测绘成果成图资料,才能满足各种市政工程设计的需要,又为施工测量提供了方便,加快了市政工程的建设速度。
1 市政工程ζ矫婵刂撇饬烤度的要求
在市政工程建设中,如果布设地下管道较多,用地比较紧张的情况下,对每一种管道都要按其最小的间距要求布设。如:下水管道离建筑物的水平净距不小于2.5m;汇水管径小于或等于200mm时,汇水管道离下水管道不小于1.5m;道路侧石边缘离下水管道不小于1.5m;中压煤气管道离下水管道也不小于1.5m等等。如果原有建筑物的位置不准确,则有可能将管道布置得小于上述规定的最小间距。因此设计人员认为对于原有的建筑物所施测的解析坐标,其最大点位误差不应超过10cm。如果布设的地下管道不多,管道之间的水平净距超出了最小水平净距,在这种情况下,建筑物与邻近已有构筑物以及与平面控制点的相对位置误差也不应大于10~20cm。
根据上述设计人员的要求,在一般市政工程(如汇水排水管道、煤气管道、次要城市道路、堤防护岸等)建设中,布设四等以下各级平面控制网时,可按最弱点点位误差相对于起算点不大于士10cm的精度进行施测。这样相邻同级点的点位误差会小于土10cm,能够满足设计或施工单位对一般市政工程施测线路交点,测绘地形图和纵横断面图或用解析法测定地物点坐标的精度要求。
2 市政工程中影响工程测量精度的问题
2.1 缺乏专业测量规范的影响
目前,我国的测量工作缺乏一个行之有效的规范是影响测量结果的重要因素。测量工作是一门具体的学问,具有科学的测量体系及理论依据,需要专业的技术人才采矿业胜任,要做到保障测量工作的准确性,必须建立一个共性的行业规范。目前在实际工程测量工作中,没有标准的测量规范,测量工作重视程度不够,造成许多测量人员不专业、测量设备质量差等情况的发生,严重影响了工程测量的准确性和市政工程的质量。
2.2 测量设备操作不当的影响
影响测量精度的主要问题在于测量人员对于测量设备的错误操作,人为的操作不当、错误记录使得测量结果准确性大幅降低。在具体测量过程中,测量人员往往不具备专业的测量技能,其中一部分测量人员职业态度不端正、缺乏责任感;还有一部分测量人员甚至达不到测量资格,一些测量工作由实习人员、兼职人员进行,这些人员大多对测量设备使用规范不熟悉。以上两方面的原因很容易造成市政工程的测量精度不准确。
2.3 设备质量误差的影响
在施工过程中,普遍存在施工单位对测量工作不重视的情况。众所周知,工程测量所使用的设备价格普遍很高,但一些施工单位为了降低成本投入,往往购买质量较差的测量设备,这些测量设备相对落后、精度不高,严重影响了工程测量数据的准确性。另外,许多测量人员对测量设备的维护保养工作不重视,在设备使用过程中缺乏合理的维护保养,使得测量设备精密度下降,这也是影响测量设备的重要原因。
2.4 测量技术问题的影响
工程测量的准确性不仅仅依靠测量人员的操作和设备的优劣,测量技术也发挥了举足轻重的作用。随着科学技术的发展,测量技术也是不断更新换代,越来越多的信息技术应用到了工程测量工作中,测量技术需要对测量数据进行全面分析,以此判断工程建设存在的问题。由于大多施工部门信息技术的缺乏,导致测量精度无法得到保障,丧失了市政工程建设问题的判断能力,由此直接影响了市政工程的质量。
3 市政工程中控制测量精度的措施
3.1 专业的工程测量规范
建立一个专业的工程测量规范是落实工程测量精度的必要措施,有利于提高工程测量的准确性。首先,政府机构或专业机构应当构建相应的职能部门,通过职能部门对市政工程的施工部门进行监督管理,加强测量环节的有效控制,达到对工程测量的引导规范的作用;其次,对监测人员、监测设备的资质进行严格限制,确保工程测量的基础条件达到规范要求。通过测量规范的监管作用,避免工程测量环节形同虚设,规范了工程测量程序,有效提高了工程测量的精度。
3.2 专业的测量技术人员
专业的测量技术人员是保证市政工程中控制测量精度的关键,不能因测量的技术人员专业能力不达标而影响测量的精度。在工程建设中要定期组织测量技术人员的技能培训,使他们掌握先进的测量技术知识并应用到实际工程中。在测量技术人员团队中要不断注入“新鲜的血液”,保证测量人员技术与时俱进,同时也要注重“老带新”的方式,加强测量技术团队建设,达到互相学习、共同进步,为测量工作提供强有力的支持。另外,要保证测量技术团队的稳定性,减少人员变动,保证测量工作的效率。
3.3 优先选用先进的测量设备
市政工程主管部门通过加强工程质量的硬性要求,促使施工单位加大工程测量设备的资金投入,以此确保检测精度更加准确。另外加强检测设备的保养维护工作,在施工单位引进先进检测设备后,如果在使用过程中不能得到及时的保养维护,必将大大缩短检测设备的使用寿命。检测设备的使用必须严格遵守使用规范,检测工作完成后,检测设备需及时安放储存,避免受到损坏,在设备使用过程中,发现问题必须做到及时解决,保养维护工作要做到长期规律,降低设备检测误差。只有确保检测设备的质量和后期保养,才能使测量结果更加精精密。
3.4 选用最新的测量技术
市政工程施工部门要重视先进测量技术的引用,并且通过国际先进技术的引进,不断促进自身测量技术的研发,以满足部门自身实力的提高。目前国际先进的监测技术包含PTK定位技术和GPS数字定位测量技术,这些先进技术的引进,有助于实现测量误差的降低,大大提高了测量效果和工作效率。
4 结束语
综上所述,在市政工程施工中工程测量发挥了基础作用,工程测量精度的准确直接决定了市政工程的施工质量。所以施工部门必须高度重视工程测量工作,做好测量人员的专业能力培养,通过提高测量设备质量和引进先进的测量技术,因此,必须做好程测量精度的控制。只有做到工程测量精度的控制,才能更好保障市政工程质量,对城市的建设发展同样具有重要而深远的意义。
参考文献
[1]李树芬.市政工程测量过程中精度的控制及影响因素[J].建筑知识,2016(09).
[2]杜菊平.工程控制测量中GPS技术的应用[J].山西交通科技,2015(01).
[3]俞黎斌.GPS技术在工程控制测量的应用及测量精度分析[J].江西建材,2015(02).
【关键词】市政工程;GPS-RTK技术工程测量
前言
GPS-RTK技术因为其测量精度高、动态性好等特点,近年来在测量工程中应用较多。市政工程作为关系到民生的一项重要工程,其测量工作也应该做到尽可能的完善,利用该技术可以很好的辅助实施。随着实时动态差分GPS-RTK技术的进一步完善,该方法在市政工程测量中将发挥越来越重要的作用。
1 GPS-RTK的原理
GPS-RTK的全称是Real - time kinematic,意为实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。它是GPS测量技术发展中的一个新的突破。
该测量技术的基础是载波相位观测量结果,该方法相对于传统的GPS测量技术具有一定优势。GPS-RTK的基本原理就是在基准站上安置一台GPS接收机,连续观测所有可见GPS卫星,并将其观测数据通过无线电传输设备,实时发送给流动观测站。流动站上的GPS接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电接收设备接收基准站传输的观测数据,然后根据差分相对定位原理,实时计算并显示流动站的三维坐标及其精度。在固定整周模糊度后,只要能保持4颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。
2 GPS-RTK技术在市政工程测量中的优势
2.1 市政工程测量的特点
市政工程测量意即为市政工程建设的规划设计、施工放样及竣工等所进行的测量工作。随着近年来城市建设的快速发展,城市阶段性规模化建设基本完成。现阶段市政工程的建设大多以改造完善居多,具有工程规模小且分散、工期要求紧的特点市政工程测量的工作范围通常为狭长的带状,位于城区或城区周边,建筑物密集,流动障碍物多,无线电干扰源多;位于地面的测量控制点常遭破坏,位于楼顶的高等级控制点又常常被后来建设的微波源所干扰,或因受阻挠浪费大量的时间进行关系协调。这样的外部环境与作业条件,很大程度上会制约RTK测量技术在市政工程测量的应用,影响RTK的作业效率。
2.2 GPS-RTK技术优势
2.2.1 作业条件要求较低。其受地形和植被的通视条件、能见度、气候、季节等因素影响和限制较小,不要求两点间通视。
2.2.2 作业效率高。一般作业环境下,作业半径为10公里,大大减少已知点的需求,减少仪器的搬迁次数,需要的作业人员少,劳动强度低,作业速度快。
2.2.3 自动化、集成化程度高。采用内装式软件控制系统,测绘功能强大,无需人工干预,辅助测量工作大大减少,减少人为误差,保证了作业精度。操作简便,数据处理能力强,大大减少人工的工作量。
2.2.4 定位精度高,没有误差积累。只要满足其基本工作条件,在一定的作业半径范围内,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级;而且测量成果都是独立的观测值,不会像常规测量一样造成误差积累。
3 GPS-RTK在市政工程测量工作中的应用
3.1 用于地形测量
由于RTK测量随时都能显示当前位置的三维坐标,因此可利用GPS-RTK来测量地形地物点,并记录该点的序号和特征值,内业采用数字化成图软件,实际作业中对独立地物的测量序号应尽量连续,如测量房屋,应围绕房角至少测2个(对角线)或3个点,测量池塘要连续测完,并注明从xx~xx详细代为何地物,和现场勾画草图。外业结束后,再根据草图绘制地形图。由于采取勾绘草图与清绘为同一个人,对自己所测过的点都十分清楚,很容易把一天所测绘地形地物进行成图。
3.2 用于控制测量
由于RTK测量在20km内点位平面标称精度为±3 cm,根据控制测量规范要求Ⅰ级导线点的点位误差为±3 cm,从理论上讲RTK测量完全可以满足Ⅰ级以下导线点的技术规范要求。
尽管GPS测量的标称精度及实测精度完全满足Ⅰ级导线点5″点以下的规范精度要求,但目前的规范对利用GPS测量进行Ⅰ级导线甚至更高的精度的控制测量,其采集数据的方法,数量等等还没有明确的规定,因此还需要用大量的实践来证实。实际测量中还必须采取足够的检核手段,确保测量的准确性。
4 测量的误差及应注意的问题
RTK测量的误差同GPS静态定位的误差类似,一般可分为两类,即同测站有关的误差和同距离有关的误差。同测站有关的误差包括天线相位中心变化、多径误差、信号干扰和气象因素影响等。其中多径误差是GPS-RTK定位测量中最严重的误差。同距离有关的误差包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。
GPS作业由于每个测点都是独立的观测量,缺乏相关联的检核手段。因此,在作业前后,在测区内找均匀分布的已知控制点进行检核,是目前较好的检核手段。
坐标转换方法,如控制联测法,单点法等所测量的点位精度不同,作业时应依据任务要求,测区大小使用不同的方法。RTK采用VHF超高频无线电波做数据链,容易受到电信发射塔。无线电台。高压电以及地形起伏条件的影响、因此,基准站应尽可能远离干扰源,并位于地势高处,天气条件要好。
5 结束语
我国工程测量科技进步很大,发展很快,取得了显著成绩;但是发展还不平衡,尚跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。摆在我们面前的任务是:大力促进工程测量的技术方法与手段的更新换代,积极推动新技术的推广和应用,把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展;同时加强相关学科的研究,不断拓宽工程测量服务新领域,开创工程测量发展新局面,为推动我国工程测量科技水平的发展而努力奋斗。
参考文献
关键词:RTK 技术市政工程测量应用
中图分类号:TU99文献标识码: A
当今的市政工程测量工作中,全站仪已经取代经纬仪、测距仪等经典测量仪器,成为市政工程测量作业的主力军;而 GPS 技术的日益普及,使其以精度高、作业迅速、费用低和全天候作业的特点,融入到各种形式的测量工作中。用GPS 静态或快速静态方法建立沿线总体控制网,为市政工程勘测阶段测绘带状地形图、路线平面、纵面测量提供依据;在施工阶段为路基、桥涵、地下管线、市政公用设施等建立施工控制网;RTK(实时动态定位)技术在市政工程测量中的应用更进一步推动了工程测量技术的变革。
一、 RTK 技术原理分析
RTK 技术是载波相位差分急速,也就是将一台 GPS 的接收机安装在已知点上,并且对 GPS 卫星进行观测,并且将采集到的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上面,之后经过基准站的电台发射出去。RTK 技术的关键就是初始整周模糊度的快速解算,保证数据链的传输具备抗干扰性和高可靠性。虽然说该技术系统的原理过于复杂,但是从其在市政工程测量中的应用来看还是简单可行的。
⑴常规静态测量
这种模式采用两台(或两台以上)GPS 接收机,分别安置在一条或数条基线的两端,同步观测 4 颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测 45 分钟以上的时间。 这种模式一般可以达到 5mm 十 1ppm 的相对定位精度。 常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,布设地壳运动监测网,设立长距离检校基线,进行岛屿与大陆联测及构建精密工程控制网等。
⑵快速静态测量模式
该模式是在一个已知测站上安置一台 GPS 接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。其常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。
⑶准动态测量模式
这种模式是在一个已知测站上安置一台 GPS 接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站,每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化(采用有 OTF 功能的软件处理时例外)。这种模式可用于较开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。
⑷实时动态测量模式
该模式又可分为 DGPS 和 RTK 两种。DGPS 通常叫做实时差分测量,精度为亚米级到米级,这种方式是基准站将基准站上测量得到的 RTCM 数据通过数据链传输到移动站,移动站接收到 RTCM 数据后,自动进行解算,得到经差分改正以后的坐标。RTK 则是以载波相位观测量为根据的实时差分 GPS 测量,它是 GPS 测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与 DGPS 相似,只不过是基准站将观测数据发送到移动站(而不是发射 RTCM 数据) ,移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理,从而得到精度比 DGPS 高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为 2 厘米左右。利用 RTK 测量前需要在一控制点上静止观测数分钟(有的仪器只需 2~10s)进行初始化工作,之后流动站即可按预设的采样间隔自动进行观测,实时确定采样点的空间位置。
二、RTK 测量定位模式在市政工程各实施阶段有着广阔的应用前景,可以完成带状地形图测绘、中线测量、纵横断面测量等工作。
1)绘制市政工程带状地形图
市政工程设计一般是在 1:500 比例尺带状地形图基础上进行的。用传统方法测图,先要建立控制点,然后进行碎部测量,绘制成大比例尺地形图。这种方法劳动强度大,效率低。应用 RTK 实时动态定位测量技术可以完全克服这个缺点,只需在沿线每个碎部点上停留几分钟,即可获得每点的坐标及高程。结合点特征编码及属性信息,将点的组合数据导入的计算机,即可用南方 CASS 等绘图软件成图,降低了测图难度,大大提高了工作效率。
3)中线测量
利用 RTK 技术进行市政工程中线测量,可同时完成传统测量方法中的放线测量、中桩测量、中平测量等工作,基本作业方法是:在路线控制点上架设 GPS 接收机作为基准站,流动站测设路线点位并进行打桩作业。根据所设计的路线参数,利用路线计算程序和 GPS 配套的电子手簿计算路线中桩的设计坐标。在流动站的测设操作下,只要输入要测设的参考点号,然后按解算键,显示屏可及时显示当前杆位和到设计桩位的方向与距离,移动杆位,当屏幕显示杆位与设计点位重合时,在杆位处打桩写号即可。这样逐桩进行,可快速在地面上测设中桩并测得中桩高程。并且每个点的测设都是独立完成的,不会产生累计误差。
三、RTK 技术在市政工程测量中的应用
精确的市政工程测量数据能够保证市政工程建设的顺利进行,因此说在测量的过程中需要采用先进的测量技术,由于 RTK 技术的优势,其在测量中被广泛的应用。下面本文就从测量前的准备工作、地形图的测量、控制测量、排水测量以及道路顶线测量等几个方面进行详细的论述。
(一)测量前的准备工作
基准站的定位:测量中基准站的定位除了需要满足 GPS 静态观测的条件之外,还需要将其设置在 RTK 技术测量能够触及到的范围之内,且要求该地区要具有地势高且开阔的特点,保证其周围不能够有磁场等影响。
外业测量准备:外业测量的准备工作首先需要将基准站的接收机安置在已知的基准点上,开机之后需要进行系统设置,转换输入参数,之后再进行流动站的设置,这样能够更加准确的对市政工程进行测量。
内业测量准备:内业测量之前,首先需要将线路的起点、折点以及终点的坐标的资料提前输入到外业测量的坐标库中,要保证曲线上每隔十米一个点,直线上每隔二十米一个点,还需要具备建筑需要的楼角坐标等,在这个过程中需要考虑到外业测量的方便性,以提高数据测量的精度。
(二)市政工程中地形图的测量
利用 RTK 技术在对市政工程地形图进行测量的时候,可以不用布设图根控制,可以利用少量的基准点就能够直接的测量出物体的坐标,再利用专业的测量软件就能够实现数字化测图。利用 RTK 技术进行地形图的测量,在开阔空旷的地方,只要保证设站完成,就能够意的采集需要的数据。利用该技术进行测量,所需的人员少,且利用该技术,在以基准站为圆心、半径 20 千米以内的范围都能够实现精确测量,这样大大降低了测量的时间,也提高了数据的精准度,而且在遇到交汇点时,只需要跑三个方向就可以。
(三)市政工程中的控制测量
为了能够满足市政工程建设和城市的规划设计需要,城市的控制网要具有控制面积大、测量精度高等优势特点,但是常规的测量方法对于控制点的要求较多,不仅费时,也不能够保证测量的精度,而 RTK 技术的应用,能够很好的解决测量精度的问题,同时在测量时间上也具有较强的优势。利用该技术布设控制点,灵活方便,也能够符合测量的要求,且能够根据测量作业的要求控制数据的精度。
(四)市政工程中的排水测量
排水工程在市政工程建设中也起到了重要的作用,加强对排水测量工作的力度十分必要。在全站仪时代,排水工程测量的数据采集工作不进行转战很难完成,且测量的精度也不准确,而采用 RTK 技术进行测量,能够省时省力,且可提高测量精度。例如在河道的数据采集中,尤其是在水下进行测量时,应用该技术能够自动的进行导航,并且能够按照距离和时间的间隔进行自动采点,这样能够高精度的实时测定水下的地形坐标等,得出精确的数据。
结束语
综上所述,将以 GPS RTK 为代表的现代测绘技术应用于市政工程测量不仅能够大大地降低劳动强度,而且大大提高工作效率及成果质量,非常适合于地形复杂的市政工程测量,这是传统的市政工程测量作业方式无法比拟的。其中,GPS 技术应用于道路地形测绘、市政工程中线测量等诸多工作中,可方便地进行数据的传输处理,在市政工程勘察设计单位和市政工程施工单位均有重要广阔的应用前景。总之,在市政工程建设领域我们应加强 GPS 卫星定位技术特别是RTK 技术的应用,以促进我国市政工程建设的发展。
参考文献