摘要：本文介绍了打桩定位模型用于桩机导航的应用与实践，解决了桩机施工对准桩位效率低下问题，自动化导航可以减少放线人员，降低了人工成本。
关键词：GNSS，桩机，导航
0 引言
随着RTK（Real - time kinematic）技术的出现，实时动态定位成为了可能，GNSS（Global Navigation Satellite System）定为精度可以达到2CM以内，可以满足桩基施工要求。传统方式使用全站仪放线或用全站仪指挥桩机对准桩位，这种方式受到很大的限制，在雨天、夜间不便于对准桩位，影响对准精度，并而对准速度慢。随着技术进步，自动化引导对准桩位技术完全可以替代传统方式，使用GNSS技术引导桩机对准桩位将带来效率提升与节省成本。
1 定位模型
1.1三点定位模型
三点定位模型三点成一个平面，三个点分别是打桩位置A[X1，Y1，H1]、GNSS主天线B[X2，Y2，H2]、GNSS从天线C[X3，Y3，H3]，先测量出三个点的相互关系的固定坐标参数，桩机只需要测量一次固定坐标参数，在对桩过程中GNSS实时定位出GNSS主天线、GNSS从天线坐标，再根据三个点的关系固定坐标参数反向计算出打桩位置的坐标，三点定位模型方式需要配合水平仪使用，水平仪用于引导桩机调平，三点关系如下图1-1。
图1-1
三点定位模型计算计法，用已知三个固定点坐标计算出
AB固定距离：
BA与BC固定夹角：
A与B固定高差：
实时定位结果B[X2’，Y2’，H2’]与C[X3’，Y3’，H3’]，下面是计算A[X1’，Y1’，H1’]方法
计算BC向量方向与X轴夹角：
计算BA向量方向与X轴夹角：
计算打桩位置坐标：
2 桩机导航系统
2.1 系统组成
系统主要由GNSS工作站、GNSS基准站、通讯服务器、移动客户端组成，通讯使用移动3G/4G网络，系统组成如图2-1。
图2-1
三点定位模型的工作站包含主机、主天线、从天线，主天线与从天线安装在桩机驾驶室上方。
2.2 移动客户端
移动客户端通过控制点转换关系将大地坐标[B，L，H]坐标转换为场地平面坐标[X，Y，H]，以桩机三点形成的固定三角形关系的坐标参数，通过定位模型转换出打桩位置的平面坐标，再与桩位对比出对准偏差，引用桩机操作手移动桩机对准桩位，客户端界面如图2-2。
图2-2
3 现场应用
3.1 安装与测量坐标参数
安装主从天线距离应大于1米，主从天线距离更远时所计算的角度误差更小，主从天线安装位置需要固定，如图3-1为正在测量打桩位置坐标，测量时桩机需要调水平与测量杆调水平。
图3-1
分步骤实现主天线位置坐标测量、从天线位置坐标测量，如图3-2为主安装天线位置与从天线安装位置。
图3-2
3.2 打桩导航
安装与测量三点坐标完成后，就可以使用移动客户端对桩机进行导航引导对准桩位。
3.3 误差分析
桩位导航误差产生可能原因主要有，一是桩机坐标参数测量误差，二是GNSS定位误差，三是控制点测量误差，四是桩机倾斜引起的误差。应尽量减少每个环节中引入的误差，其中一、三、四误差是可以控制的，对于一、三可以通过长时间静态测量得到更精确的坐标参数。
4 小结
通过大量项目应用，并实践的过程中不断改进，GNSS在桩机导航取得了很好的效果，能够提高施工效率与降底成本。
5 案例
5.1 静压桩机
万科花山热橙项目，桩导航系统完成了3802条桩位导航定位，现场如下图5-1。
图5-1
5.2 水上打桩船
淮南窑河渔场光伏发电项目，打桩导航系统完成16100条桩位导航定位，现场如下图5-2。
图5-2
论文作者:李慧生
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/25
标签：坐标论文; 天线论文; 桩机论文; 测量论文; 三点论文; 误差论文; 位置论文; 《基层建设》2019年第18期论文;