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關鍵詞:市政工程;工程測量;精度控制
前言
市政工程(包括城市道路、橋梁、給水排水、堤防護岸、涵閘泵站及煤氣管道等)設計階段的測量工作是直接為設計服務的,同時也為工程施工提供依據。因此市政工程設計對市政工程測量的精度和測量內容有一定的要求。而測量精度對市政工程有很大的影響。如果忽視測量精度,就可能造成拆遷已有建筑物或平整大片土地,帶來不應有的損失。如果片面的強調精度,又會造成時間與經濟上的浪費。所以只有按照各種市政工程對測量的不同精度要求進行測繪工作,這樣所得的測繪成果成圖資料,才能滿足各種市政工程設計的需要,又為施工測量提供了方便,加快了市政工程的建設速度。
1 市政工程ζ矯嬋刂撇飭烤度的要求
在市政工程建設中,如果布設地下管道較多,用地比較緊張的情況下,對每一種管道都要按其最小的間距要求布設。如:下水管道離建筑物的水平凈距不小于2.5m;匯水管徑小于或等于200mm時,匯水管道離下水管道不小于1.5m;道路側石邊緣離下水管道不小于1.5m;中壓煤氣管道離下水管道也不小于1.5m等等。如果原有建筑物的位置不準確,則有可能將管道布置得小于上述規定的最小間距。因此設計人員認為對于原有的建筑物所施測的解析坐標,其最大點位誤差不應超過10cm。如果布設的地下管道不多,管道之間的水平凈距超出了最小水平凈距,在這種情況下,建筑物與鄰近已有構筑物以及與平面控制點的相對位置誤差也不應大于10~20cm。
根據上述設計人員的要求,在一般市政工程(如匯水排水管道、煤氣管道、次要城市道路、堤防護岸等)建設中,布設四等以下各級平面控制網時,可按最弱點點位誤差相對于起算點不大于士10cm的精度進行施測。這樣相鄰同級點的點位誤差會小于土10cm,能夠滿足設計或施工單位對一般市政工程施測線路交點,測繪地形圖和縱橫斷面圖或用解析法測定地物點坐標的精度要求。
2 市政工程中影響工程測量精度的問題
2.1 缺乏專業測量規范的影響
目前,我國的測量工作缺乏一個行之有效的規范是影響測量結果的重要因素。測量工作是一門具體的學問,具有科學的測量體系及理論依據,需要專業的技術人才采礦業勝任,要做到保障測量工作的準確性,必須建立一個共性的行業規范。目前在實際工程測量工作中,沒有標準的測量規范,測量工作重視程度不夠,造成許多測量人員不專業、測量設備質量差等情況的發生,嚴重影響了工程測量的準確性和市政工程的質量。
2.2 測量設備操作不當的影響
影響測量精度的主要問題在于測量人員對于測量設備的錯誤操作,人為的操作不當、錯誤記錄使得測量結果準確性大幅降低。在具體測量過程中,測量人員往往不具備專業的測量技能,其中一部分測量人員職業態度不端正、缺乏責任感;還有一部分測量人員甚至達不到測量資格,一些測量工作由實習人員、兼職人員進行,這些人員大多對測量設備使用規范不熟悉。以上兩方面的原因很容易造成市政工程的測量精度不準確。
2.3 設備質量誤差的影響
在施工過程中,普遍存在施工單位對測量工作不重視的情況。眾所周知,工程測量所使用的設備價格普遍很高,但一些施工單位為了降低成本投入,往往購買質量較差的測量設備,這些測量設備相對落后、精度不高,嚴重影響了工程測量數據的準確性。另外,許多測量人員對測量設備的維護保養工作不重視,在設備使用過程中缺乏合理的維護保養,使得測量設備精密度下降,這也是影響測量設備的重要原因。
2.4 測量技術問題的影響
工程測量的準確性不僅僅依靠測量人員的操作和設備的優劣,測量技術也發揮了舉足輕重的作用。隨著科學技術的發展,測量技術也是不斷更新換代,越來越多的信息技術應用到了工程測量工作中,測量技術需要對測量數據進行全面分析,以此判斷工程建設存在的問題。由于大多施工部門信息技術的缺乏,導致測量精度無法得到保障,喪失了市政工程建設問題的判斷能力,由此直接影響了市政工程的質量。
3 市政工程中控制測量精度的措施
3.1 專業的工程測量規范
建立一個專業的工程測量規范是落實工程測量精度的必要措施,有利于提高工程測量的準確性。首先,政府機構或專業機構應當構建相應的職能部門,通過職能部門對市政工程的施工部門進行監督管理,加強測量環節的有效控制,達到對工程測量的引導規范的作用;其次,對監測人員、監測設備的資質進行嚴格限制,確保工程測量的基礎條件達到規范要求。通過測量規范的監管作用,避免工程測量環節形同虛設,規范了工程測量程序,有效提高了工程測量的精度。
3.2 專業的測量技術人員
專業的測量技術人員是保證市政工程中控制測量精度的關鍵,不能因測量的技術人員專業能力不達標而影響測量的精度。在工程建設中要定期組織測量技術人員的技能培訓,使他們掌握先進的測量技術知識并應用到實際工程中。在測量技術人員團隊中要不斷注入“新鮮的血液”,保證測量人員技術與時俱進,同時也要注重“老帶新”的方式,加強測量技術團隊建設,達到互相學習、共同進步,為測量工作提供強有力的支持。另外,要保證測量技術團隊的穩定性,減少人員變動,保證測量工作的效率。
3.3 優先選用先進的測量設備
市政工程主管部門通過加強工程質量的硬性要求,促使施工單位加大工程測量設備的資金投入,以此確保檢測精度更加準確。另外加強檢測設備的保養維護工作,在施工單位引進先進檢測設備后,如果在使用過程中不能得到及時的保養維護,必將大大縮短檢測設備的使用壽命。檢測設備的使用必須嚴格遵守使用規范,檢測工作完成后,檢測設備需及時安放儲存,避免受到損壞,在設備使用過程中,發現問題必須做到及時解決,保養維護工作要做到長期規律,降低設備檢測誤差。只有確保檢測設備的質量和后期保養,才能使測量結果更加精精密。
3.4 選用最新的測量技術
市政工程施工部門要重視先進測量技術的引用,并且通過國際先進技術的引進,不斷促進自身測量技術的研發,以滿足部門自身實力的提高。目前國際先進的監測技術包含PTK定位技術和GPS數字定位測量技術,這些先進技術的引進,有助于實現測量誤差的降低,大大提高了測量效果和工作效率。
4 結束語
綜上所述,在市政工程施工中工程測量發揮了基礎作用,工程測量精度的準確直接決定了市政工程的施工質量。所以施工部門必須高度重視工程測量工作,做好測量人員的專業能力培養,通過提高測量設備質量和引進先進的測量技術,因此,必須做好程測量精度的控制。只有做到工程測量精度的控制,才能更好保障市政工程質量,對城市的建設發展同樣具有重要而深遠的意義。
參考文獻
[1]李樹芬.市政工程測量過程中精度的控制及影響因素[J].建筑知識,2016(09).
[2]杜菊平.工程控制測量中GPS技術的應用[J].山西交通科技,2015(01).
[3]俞黎斌.GPS技術在工程控制測量的應用及測量精度分析[J].江西建材,2015(02).
【關鍵詞】市政工程;GPS-RTK技術工程測量
前言
GPS-RTK技術因為其測量精度高、動態性好等特點,近年來在測量工程中應用較多。市政工程作為關系到民生的一項重要工程,其測量工作也應該做到盡可能的完善,利用該技術可以很好的輔助實施。隨著實時動態差分GPS-RTK技術的進一步完善,該方法在市政工程測量中將發揮越來越重要的作用。
1 GPS-RTK的原理
GPS-RTK的全稱是Real - time kinematic,意為實時動態差分法。這是一種新的常用的GPS測量方法,以前的靜態、快速靜態、動態測量都需要事后進行解算才能獲得厘米級的精度,而RTK是能夠在野外實時得到厘米級定位精度的測量方法,它采用了載波相位動態實時差分方法,是GPS應用的重大里程碑,它的出現為工程放樣、地形測圖,各種控制測量帶來了新曙光,極大地提高了外業作業效率。它是GPS測量技術發展中的一個新的突破。
該測量技術的基礎是載波相位觀測量結果,該方法相對于傳統的GPS測量技術具有一定優勢。GPS-RTK的基本原理就是在基準站上安置一臺GPS接收機,連續觀測所有可見GPS衛星,并將其觀測數據通過無線電傳輸設備,實時發送給流動觀測站。流動站上的GPS接收機在接收衛星信號的同時,通過無線電接收設備接收基準站傳輸的觀測數據,然后根據差分相對定位原理,實時計算并顯示流動站的三維坐標及其精度。在固定整周模糊度后,只要能保持4顆以上衛星相位觀測值的跟蹤和必要的幾何圖形,則流動站可隨時給出厘米級定位結果。
2 GPS-RTK技術在市政工程測量中的優勢
2.1 市政工程測量的特點
市政工程測量意即為市政工程建設的規劃設計、施工放樣及竣工等所進行的測量工作。隨著近年來城市建設的快速發展,城市階段性規模化建設基本完成。現階段市政工程的建設大多以改造完善居多,具有工程規模小且分散、工期要求緊的特點市政工程測量的工作范圍通常為狹長的帶狀,位于城區或城區周邊,建筑物密集,流動障礙物多,無線電干擾源多;位于地面的測量控制點常遭破壞,位于樓頂的高等級控制點又常常被后來建設的微波源所干擾,或因受阻撓浪費大量的時間進行關系協調。這樣的外部環境與作業條件,很大程度上會制約RTK測量技術在市政工程測量的應用,影響RTK的作業效率。
2.2 GPS-RTK技術優勢
2.2.1 作業條件要求較低。其受地形和植被的通視條件、能見度、氣候、季節等因素影響和限制較小,不要求兩點間通視。
2.2.2 作業效率高。一般作業環境下,作業半徑為10公里,大大減少已知點的需求,減少儀器的搬遷次數,需要的作業人員少,勞動強度低,作業速度快。
2.2.3 自動化、集成化程度高。采用內裝式軟件控制系統,測繪功能強大,無需人工干預,輔助測量工作大大減少,減少人為誤差,保證了作業精度。操作簡便,數據處理能力強,大大減少人工的工作量。
2.2.4 定位精度高,沒有誤差積累。只要滿足其基本工作條件,在一定的作業半徑范圍內,RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級;而且測量成果都是獨立的觀測值,不會像常規測量一樣造成誤差積累。
3 GPS-RTK在市政工程測量工作中的應用
3.1 用于地形測量
由于RTK測量隨時都能顯示當前位置的三維坐標,因此可利用GPS-RTK來測量地形地物點,并記錄該點的序號和特征值,內業采用數字化成圖軟件,實際作業中對獨立地物的測量序號應盡量連續,如測量房屋,應圍繞房角至少測2個(對角線)或3個點,測量池塘要連續測完,并注明從xx~xx詳細代為何地物,和現場勾畫草圖。外業結束后,再根據草圖繪制地形圖。由于采取勾繪草圖與清繪為同一個人,對自己所測過的點都十分清楚,很容易把一天所測繪地形地物進行成圖。
3.2 用于控制測量
由于RTK測量在20km內點位平面標稱精度為±3 cm,根據控制測量規范要求Ⅰ級導線點的點位誤差為±3 cm,從理論上講RTK測量完全可以滿足Ⅰ級以下導線點的技術規范要求。
盡管GPS測量的標稱精度及實測精度完全滿足Ⅰ級導線點5″點以下的規范精度要求,但目前的規范對利用GPS測量進行Ⅰ級導線甚至更高的精度的控制測量,其采集數據的方法,數量等等還沒有明確的規定,因此還需要用大量的實踐來證實。實際測量中還必須采取足夠的檢核手段,確保測量的準確性。
4 測量的誤差及應注意的問題
RTK測量的誤差同GPS靜態定位的誤差類似,一般可分為兩類,即同測站有關的誤差和同距離有關的誤差。同測站有關的誤差包括天線相位中心變化、多徑誤差、信號干擾和氣象因素影響等。其中多徑誤差是GPS-RTK定位測量中最嚴重的誤差。同距離有關的誤差包括軌道誤差、電離層誤差和對流層誤差。
GPS作業由于每個測點都是獨立的觀測量,缺乏相關聯的檢核手段。因此,在作業前后,在測區內找均勻分布的已知控制點進行檢核,是目前較好的檢核手段。
坐標轉換方法,如控制聯測法,單點法等所測量的點位精度不同,作業時應依據任務要求,測區大小使用不同的方法。RTK采用VHF超高頻無線電波做數據鏈,容易受到電信發射塔。無線電臺。高壓電以及地形起伏條件的影響、因此,基準站應盡可能遠離干擾源,并位于地勢高處,天氣條件要好。
5 結束語
我國工程測量科技進步很大,發展很快,取得了顯著成績;但是發展還不平衡,尚跟不上國民經濟建設發展和社會進步的需要。擺在我們面前的任務是:大力促進工程測量的技術方法與手段的更新換代,積極推動新技術的推廣和應用,把傳統的手工測量向電子化、數字化、自動化方向發展;同時加強相關學科的研究,不斷拓寬工程測量服務新領域,開創工程測量發展新局面,為推動我國工程測量科技水平的發展而努力奮斗。
參考文獻
關鍵詞:RTK 技術市政工程測量應用
中圖分類號:TU99文獻標識碼: A
當今的市政工程測量工作中,全站儀已經取代經緯儀、測距儀等經典測量儀器,成為市政工程測量作業的主力軍;而 GPS 技術的日益普及,使其以精度高、作業迅速、費用低和全天候作業的特點,融入到各種形式的測量工作中。用GPS 靜態或快速靜態方法建立沿線總體控制網,為市政工程勘測階段測繪帶狀地形圖、路線平面、縱面測量提供依據;在施工階段為路基、橋涵、地下管線、市政公用設施等建立施工控制網;RTK(實時動態定位)技術在市政工程測量中的應用更進一步推動了工程測量技術的變革。
一、 RTK 技術原理分析
RTK 技術是載波相位差分急速,也就是將一臺 GPS 的接收機安裝在已知點上,并且對 GPS 衛星進行觀測,并且將采集到的載波相位觀測量調制到基準站電臺的載波上面,之后經過基準站的電臺發射出去。RTK 技術的關鍵就是初始整周模糊度的快速解算,保證數據鏈的傳輸具備抗干擾性和高可靠性。雖然說該技術系統的原理過于復雜,但是從其在市政工程測量中的應用來看還是簡單可行的。
⑴常規靜態測量
這種模式采用兩臺(或兩臺以上)GPS 接收機,分別安置在一條或數條基線的兩端,同步觀測 4 顆以上衛星,每時段根據基線長度和測量等級觀測 45 分鐘以上的時間。 這種模式一般可以達到 5mm 十 1ppm 的相對定位精度。 常規靜態測量常用于建立全球性或國家級大地控制網,布設地殼運動監測網,設立長距離檢校基線,進行島嶼與大陸聯測及構建精密工程控制網等。
⑵快速靜態測量模式
該模式是在一個已知測站上安置一臺 GPS 接收機作為基準站,連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機依次到各待測測站,每測站觀測數分鐘。其常用于控制網的建立及其加密、工程測量、地籍測量等。
⑶準動態測量模式
這種模式是在一個已知測站上安置一臺 GPS 接收機作為基準站,連續跟蹤所有可見衛星。移動站接收機在進行初始化后依次到各待測測站,每測站觀測幾個歷元數據。這種方法不同于快速靜態,除了觀測時間不一樣外,它要求移動站在搬站過程中不能失鎖,并且需要先在已知點或用其它方式進行初始化(采用有 OTF 功能的軟件處理時例外)。這種模式可用于較開闊地區的加密控制測量、工程定位及碎部測量、剖面測量及線路測量等。
⑷實時動態測量模式
該模式又可分為 DGPS 和 RTK 兩種。DGPS 通常叫做實時差分測量,精度為亞米級到米級,這種方式是基準站將基準站上測量得到的 RTCM 數據通過數據鏈傳輸到移動站,移動站接收到 RTCM 數據后,自動進行解算,得到經差分改正以后的坐標。RTK 則是以載波相位觀測量為根據的實時差分 GPS 測量,它是 GPS 測量技術發展中的一個新突破。它的工作思路與 DGPS 相似,只不過是基準站將觀測數據發送到移動站(而不是發射 RTCM 數據) ,移動站接收機再采用更先進的在機處理方法進行處理,從而得到精度比 DGPS 高得多的實時測量結果。這種方法的精度一般為 2 厘米左右。利用 RTK 測量前需要在一控制點上靜止觀測數分鐘(有的儀器只需 2~10s)進行初始化工作,之后流動站即可按預設的采樣間隔自動進行觀測,實時確定采樣點的空間位置。
二、RTK 測量定位模式在市政工程各實施階段有著廣闊的應用前景,可以完成帶狀地形圖測繪、中線測量、縱橫斷面測量等工作。
1)繪制市政工程帶狀地形圖
市政工程設計一般是在 1:500 比例尺帶狀地形圖基礎上進行的。用傳統方法測圖,先要建立控制點,然后進行碎部測量,繪制成大比例尺地形圖。這種方法勞動強度大,效率低。應用 RTK 實時動態定位測量技術可以完全克服這個缺點,只需在沿線每個碎部點上停留幾分鐘,即可獲得每點的坐標及高程。結合點特征編碼及屬性信息,將點的組合數據導入的計算機,即可用南方 CASS 等繪圖軟件成圖,降低了測圖難度,大大提高了工作效率。
3)中線測量
利用 RTK 技術進行市政工程中線測量,可同時完成傳統測量方法中的放線測量、中樁測量、中平測量等工作,基本作業方法是:在路線控制點上架設 GPS 接收機作為基準站,流動站測設路線點位并進行打樁作業。根據所設計的路線參數,利用路線計算程序和 GPS 配套的電子手簿計算路線中樁的設計坐標。在流動站的測設操作下,只要輸入要測設的參考點號,然后按解算鍵,顯示屏可及時顯示當前桿位和到設計樁位的方向與距離,移動桿位,當屏幕顯示桿位與設計點位重合時,在桿位處打樁寫號即可。這樣逐樁進行,可快速在地面上測設中樁并測得中樁高程。并且每個點的測設都是獨立完成的,不會產生累計誤差。
三、RTK 技術在市政工程測量中的應用
精確的市政工程測量數據能夠保證市政工程建設的順利進行,因此說在測量的過程中需要采用先進的測量技術,由于 RTK 技術的優勢,其在測量中被廣泛的應用。下面本文就從測量前的準備工作、地形圖的測量、控制測量、排水測量以及道路頂線測量等幾個方面進行詳細的論述。
(一)測量前的準備工作
基準站的定位:測量中基準站的定位除了需要滿足 GPS 靜態觀測的條件之外,還需要將其設置在 RTK 技術測量能夠觸及到的范圍之內,且要求該地區要具有地勢高且開闊的特點,保證其周圍不能夠有磁場等影響。
外業測量準備:外業測量的準備工作首先需要將基準站的接收機安置在已知的基準點上,開機之后需要進行系統設置,轉換輸入參數,之后再進行流動站的設置,這樣能夠更加準確的對市政工程進行測量。
內業測量準備:內業測量之前,首先需要將線路的起點、折點以及終點的坐標的資料提前輸入到外業測量的坐標庫中,要保證曲線上每隔十米一個點,直線上每隔二十米一個點,還需要具備建筑需要的樓角坐標等,在這個過程中需要考慮到外業測量的方便性,以提高數據測量的精度。
(二)市政工程中地形圖的測量
利用 RTK 技術在對市政工程地形圖進行測量的時候,可以不用布設圖根控制,可以利用少量的基準點就能夠直接的測量出物體的坐標,再利用專業的測量軟件就能夠實現數字化測圖。利用 RTK 技術進行地形圖的測量,在開闊空曠的地方,只要保證設站完成,就能夠意的采集需要的數據。利用該技術進行測量,所需的人員少,且利用該技術,在以基準站為圓心、半徑 20 千米以內的范圍都能夠實現精確測量,這樣大大降低了測量的時間,也提高了數據的精準度,而且在遇到交匯點時,只需要跑三個方向就可以。
(三)市政工程中的控制測量
為了能夠滿足市政工程建設和城市的規劃設計需要,城市的控制網要具有控制面積大、測量精度高等優勢特點,但是常規的測量方法對于控制點的要求較多,不僅費時,也不能夠保證測量的精度,而 RTK 技術的應用,能夠很好的解決測量精度的問題,同時在測量時間上也具有較強的優勢。利用該技術布設控制點,靈活方便,也能夠符合測量的要求,且能夠根據測量作業的要求控制數據的精度。
(四)市政工程中的排水測量
排水工程在市政工程建設中也起到了重要的作用,加強對排水測量工作的力度十分必要。在全站儀時代,排水工程測量的數據采集工作不進行轉戰很難完成,且測量的精度也不準確,而采用 RTK 技術進行測量,能夠省時省力,且可提高測量精度。例如在河道的數據采集中,尤其是在水下進行測量時,應用該技術能夠自動的進行導航,并且能夠按照距離和時間的間隔進行自動采點,這樣能夠高精度的實時測定水下的地形坐標等,得出精確的數據。
結束語
綜上所述,將以 GPS RTK 為代表的現代測繪技術應用于市政工程測量不僅能夠大大地降低勞動強度,而且大大提高工作效率及成果質量,非常適合于地形復雜的市政工程測量,這是傳統的市政工程測量作業方式無法比擬的。其中,GPS 技術應用于道路地形測繪、市政工程中線測量等諸多工作中,可方便地進行數據的傳輸處理,在市政工程勘察設計單位和市政工程施工單位均有重要廣闊的應用前景。總之,在市政工程建設領域我們應加強 GPS 衛星定位技術特別是RTK 技術的應用,以促進我國市政工程建設的發展。
參考文獻