摘要：在施工工程测量中通常使用的仪器主要有全站仪，GPS等。全站仪，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。GPS系统具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。本文对GPS-RTK与全站仪在施工工程测量中的配合应用进行探讨。
关键词：GPS-RTK；全站仪；工程测量
1 工程概况
1.1 项目简介
本工程为某建设工程项目施工总承包（Ⅲ标），该工程施工范围大，建筑用地面积约为657500m2，Ⅲ标发包范围的总建筑面积约为510000m2，地形复杂，学校围绕山区建造。坡体上部坡角为35°～45°为主，局部可达60°；植被主要为桉树、松树等乔木。中下部坡度较缓，并经由人工开发成种植用地，坡角为12°～25°为主。高度2.5～5.0m不等，局部可达20.0m，坡角为30°～45°，局部可达50°。由于场地较大，如果单一选择全站仪工作效率低下且不经济，单一选择GPS工作，许多树林房屋附近无信号，工作困难。因此考虑把两者结合各取其优点，不仅能加快工作效率提高工作进度更能大大减少工作量并提高质量。
1.2 工程重点难点
本工程在综合楼有高差为20m，坡度50°的高大边坡工程，施工期间应合理安排施工场地，并做好与场地的有效隔断，防止边坡支护危及下部安全，同时严禁其他人员进入施工区域，对边坡体局部危险部位还应增加其他防护措施。工程施工组织安排在雨季，而且在该边坡52m填方平台上有200t大型机械设备，因此要对该边坡进行监测以防止边坡大规模塌方。使用GPS从首级控制点处进行点校正，并使用基站平移对测区控制点进行复核，然后在平台52m处的东西方向不受影响的地方做2个监测基本点，并在边坡外边线上设置10个监测工作点。然后再使用GPS测出所有点的绝对坐标数据，再结合全站仪在2个基本点上架设仪器，使用小角法对每个监测点进行观测，求出每点的水平位移量，使用水准仪测出垂直位移量，观测是否超出预警值。使用GPS结合全站仪，大大减少单一使用全站仪进行引点的工作量，克服了只使用全站仪增加工作量，和只使用GPS精度达不到要求的问题。
2 测量仪器的选取
本工程测量仪器使用GPS-RTK，采用华测X10、单站动态定位技术，一台GPS接收机作为基准站，另外一台作为流动站，基准站把差分改正数据传输到流动站，从而实现实时的载波相位差分定位。手簿软件为测绘通LandStar7.3.1静态精度：平面精度为±（2.5+0.5×10-6×D）mm；高程精度为±（5+0.5×10-6×D）mm。RTK精度：平面精度为±（8+1×10-6×D）mm；高程精度为±（15+1×10-6×D）mm。全站仪采用徕卡TS60系列仪器。测距精度为0.6mm+1ppm。测角精度：0.5＂。
3 测量实施
控制网测量按GPSE级网首级精度控制。天线的对中采用精密对点器，对点精度＜1mm，每时段观测前后分别量取天线高，误差≤2mm，取两次平均值作为最终结果。各项操作严格按照GPS测量规范要求。GPS网的同步环坐标分量，最弱点点位中误差，边长相对中误差等精度指标均符合规范要求。复测成果与原成果相差甚微。并对所有GPS加密点按照四等水准测量规范测量。水准测量往返测闭合差20L，平差计算获得最后的高程数据。
3.1 GPS-RTK测量
3.1.1 测量方法
先将需要测量的土方范围在施工平面图上找出，然后输入手簿中，在现场先放出点位，用腻子粉洒出范围，使用华测手簿软件测地通的“点测量”，使用快速地形点现场进行10m×10m的网格测量，并把测量数据进行编号。
3.1.2 内业处理
内业软件使用南方CASS7.1for2006版，依次点击菜单栏→绘图处理→展高程点，把所测数据使用PL命令连成闭合图形，再在菜单工程应用→方格网土方计算，计算出土方量。
3.2 全站仪测量
3.2.1 全站仪极坐标法
在已知控制点上架设全站仪，在后视点上架设棱镜，在所测范围内放出角点坐标位定出土方测区范围。然后用简易脚架测量地面点数据（包括平面位置与高程），主要对GPS测不到的区域进行加密测量，比如建筑物边线位置，靠近树林的位置。
3.2.2 内业处理方法
把全站仪中的数据通过数据线传入电脑，并和GPS数据进行叠加，剔除错误数据，容错率不能超过5%，把2份数据叠加后生成完整的区域土方范围数据，通过南方CASS计算填、挖方量（见图1）。
图1 使用GPS-RTK结合全站仪数据导入CASS生成方格网模型
3.2.3 单一使用一种仪器遇到的问题
在本工程测量过程中，单一使用GPS时精度能够达到E级网要求，但是遇到房角点或者进入树林中时GPS基本不可用，单一使用全站仪在本工程中因为场地原因，工作量大大增加，工作效率十分低下。因此把两者结合使用时不仅解决了GPS没有信号许多地方不能使用的问题，还大大提高了工作效率。GPS-RTK在工作前需要进行参数的转换，转换参数采用重合点求七参数的方法进行，在该工程中，选择了5个首级控制点进行点校正，首级控制点尽量覆盖测区所有范围。把基准站设在测区内周围空旷且地势较高处，采用电台发射模式，充分发挥了GPS-RTK作业半径大，流动性强，不受通视条件限制的特点，体现了灵活性。但GPS-RTK有一个致命问题就是高程的误差，GPS使用的高程数据为大地高，所以要有高程拟合数据，特别不适合在山地使用，因此在高程数据上有欠缺，并且该工地树林密集，地形复杂特别影响GPS信号的传输。
3.2.4 比较结果
仪器对比结果如表1所示。
表1 测量仪器比较结果
结 语：
全站仪和GPS-RTK配合使用的优点如下。1）GPS精度满足条件的情况下长距离引点为全站仪作业提供基础测量控制点。2）GPS和全站仪同步作业时，RTK在一个基站点上为全站仪测量对点和检查点，使全站仪作业避免了连续的转站，消除了误差的连续积累，同时对放样点进行了校核和检查。3）全站仪的测量功能弥补了GPS因卫星信号及基站电台信息接收不正常而不能正常工作的缺点。4）两种方法的结合使用，节省了费用，提高了工作效率。在传统测量中全站仪起着至关重要的作用，但是随着技术的发展，现在GPS越来越能代替全站仪的功能，提高工作效率的同时提高精度，但是全站仪在某些方面还是有着不可替代的作用，比如隧道和矿井中，这是GPS几乎不可能做到的，所以现在的工程中都是把两者结合使用，最大限度地发挥出两者的优点，提高测量的精度、速度、效率和节省人力物力，希望这两者的结合能带给我们更多的便利。
参考文献：
［1］王福学.马宗海.GPS-RTK与全站仪在道路工程测量中的应用比较［J］.测绘与空间地理信息，2010，33（3）：179－181.
［2］张 勤.李家权.GPS测量原理及应用［M］北京：科学出版社，2005.
论文作者:韦昌飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第26期
论文发表时间:2019/12/17
标签：测量论文; 全站仪论文; 精度论文; 高程论文; 工程论文; 数据论文; 土方论文; 《基层建设》2019年第26期论文;