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基于网络RTK技术在建筑工程测量中的应用与实践

陈金超
  
安家(建筑与工程)
2021年4期

摘  要:RTK系统在工程施工中的应用能够增加劳动生产效率,提高测量定位的精确性,减小误差,且更简便容易实施,符合未来行业发展的道路。随着社会的发展,科技的进步,RTK系统越加的完善,RTK系统的应用范围也越来越广泛,该技术可以实现精准定位,在各行各业都有一定的应用,建筑行业对于RTK定位技术的应用也是较多的。RTK系统在工程基准观测以及高程控制中的应用,能够保证测量定位的速度和精确度,是提升建筑的质量,加快项目实施的速度的基础。

关键词:RTK系统  工程施工  测量定位  建筑测量

1.绪论

0.1研究背景及意义

在我国,虽然RTK系统测量定位技术在一定程度上避免了传统测量技术因工作量大、成本高引发的一系列问题,但由于RTK系统测量定位技术起步较晚,且正处于摸索阶段,技术发展还不够成熟,技术水平参差不齐,如何保证RTK系统测量定位的准确性是业内关注的热点问题。因此对于RTK系统测量定位研究具有现实意义,具体表现为以下几点:首先,工程项目施工的过程中,要有效的利用RTK系统,不仅可以提高人们对于资源的使用效率,保证测量定位的准确性,提升建筑质量,同时对于RTK系统在各行各业的融合应用中起了很大的推动作用。现在关于RTK系统的研究众多,关于RTK系统在工程施工中的应用研究有着丰富的理论基础。但是现阶段的研究工作对于建筑工程施工设计和实施方面的研究不够丰富,成果较少,不能满足实际研究的需求。RTK系统在工程施工中应用方面的研究还有很长的路要走,研究的相关方面内容已经得到各界的高度重视,形成了完善的研究空间。在我国,虽然RTK系统定位测量在一定程度上提高了工作效率,避免了传统测量方式因粗放式施工引发的部分质量问题,但是由于发展的时间比较短,有待进一步考察。目前,将RTK系统定位测量技术应用于建筑项目,提升建筑质量,促进建筑行业发展,是建筑领域的重点研究问题。建筑施工阶段时间长、工艺复杂、参与人员多,测量定位环节是对建筑质量水平影响力度较大的最为基本的一个环节。RTK系统在工程施工中的应用研究,有利于提升建筑整体质量。

0.2研究内容

本文阐述了RTK的定位原理,以及目前建筑施工中RTK技术的应用情况,针对RTK 定位技术在工程项目施工设计和实施进行了探讨,以期提高建筑测量定位的效率以及准确度,促进RTK系统在建筑施工中的应用。

2.RTK系统概述

2.1 RTK系统的组成

RTK系统主要由三个部分组成,分别是地面控制部分、空间控制部分和用户装置。其中地面控制部分包含了主控站、天线以及各种辅助设备。空间部分则指的是分别存在于多个道平面的卫星。用户装置则只的是天线和信号接收器。下面分别对RTK系统组成的三个部分进行介绍。

2.1.1空间部分

空间部分的组成结构中最主要的是24颗无需报给,这些卫星距离地球表面的位置大约是两万零两百千米,分别分部在留个不同的轨道面,各个轨道面卫星的数量是相等的,都是四颗。卫星和轨道之间存在55度的倾斜角度。这些卫星之所以这样分部主要是为了能够在地球的每一个角落的任何时间观测到不少于四颗的卫星,及不受时空的限制观测到不少于四颗的卫星,这是RTK定位系统的基础。

2.1.2地面控制部分

RTK系统的各个组成部分都是一个小系统,其地面控制部分由多个小系统组成,包括主控站、全球监测站以及地面控制站。监测站的主要作用是收集观测数据,数据的类型有很多种,其中最常见的是气象数据以及电离层情况,这些数据通过计算机进行处理,处理以后的数据发送给主控站。主控站作用就是对接受的经过处理的监测数据进行跟踪,将跟踪的数据结果传送到地面控制站。地面控制站负责将接收到的信息注入到运行至上空的卫星当中,且为了保证地面站出现问题时,RTK系统还能够正常运行,信息注入必须在卫星离开注入站作用范围之前。但是这种方式会降低RTK定位系统的精确度。

2.1.3 用户设备部分

RTK系统运作的终端设备叫做RTK 信号接收机,也就是上文所说的用户设备。用户设备最主要的作用是跟踪卫星运行,接收信号,根据卫星轨道参数等信息,通过计算机进行处理,得到用户所在的地点,也就是 RTK定位。

2.2 RTK系统在工程施工中的应用情况

目前,RTK系统在工程施工中的应用已经十分常见了,其中应用最广泛的有两种方式,分别是RTK 静态相对定位在控制网中的应用和RTK-RTK 技术在工程施工测量中的应用

2.2.1 RTK静态相对定位在控制网中的应用

目前应用较多的是RTK 静态相对定位在控制网中的应用,这种方式主要是通过观察数据进行推测。由于作用比较大且操作起来简单容易,此种方法相关的研究较多,技术比较成熟。高等级控制网之前,必须做好准备工作,包含研究区域的具体情况,比如地形、经纬坐标等等。除此以外,还能够根据控制网作用的不同制定具体的实施方案,以提高精确程度,保证控制点的合理性。控制点选择最主要的条件是选择视野良好且地基稳定性良好的点,且为了保证结果的准确性以及方案的可行性,尽可能的选择较多的通知点。控制点加密通常是通过RTK 技术记性的。通过计算以后,明确首级控制点,然后增加控制点的数量,保证控制点能够布满全部的研究区域。

2.2.2 RTK-RTK 技术在工程施工测量中的应用

RTK-RTK 技术的应用主要借助于基准站以及流动站进行的,这两个站的动态差分定位能够获得三维坐标,且结果非常的精确。该技术简单容易操作,且准确性很高,但是目前使用的过程中还存在一定的苦难,实施过程中的主要难点是确定坐标系统转换参数。

(1)RTK-RTK 技术应用于施工放样

施工放样是建筑工程实施的基础阶段,该技术在施工放样中的应用提高了放样的速度和准确率,对工程质量和进度有很大的保障。根据RTK-RTK 技术的原理,实施的过程中要明确放样的参数,最常用的参数有起点坐标以及总店坐标等等,参数明确以后,就可以进行施工放样了。

(2)碎部测量中的应用

工程施工的过程中,碎部测量是十分繁琐的,碎部测量要求精度高且实施起来比较繁琐,需要投入较多的人力和物力。过去进行碎部测量时利用测站进行数据收集,这种方式必须通过大量的计算才能得到结果,且测量结果误差较大。将RTK技术应用于碎部测量,测量量的速度快,精度高,节省了成本也减少了人力的投入,能够一定程度的提升建筑的质量和施工速度。

(3)变形监测中的应用

变形是建筑物常见的问题,为了保证建筑物的质量以及业主的生命财产安全,必须对建筑物变形进行严格的监测,且监测的结果必须准确且精度较高。现阶段高层建筑、超高层建筑较多,建筑变形更加的复杂,过去使用的检测技术很难满足监测需求,所以将RTK-RTK 技术引用到变形监测当中,这种变形监测方式不仅精度高,且使用起来非常的简便,将监测点分时间段对中,基线长度不大于四千米的情况下便可以完成变形监测 。

3.RTK系统在工程施工中的应用

大地测量定位方式是较常用的定位方式之一,但是这种测量方式生产效率低、劳动力成本高,随着科技的发展,建筑行业的转型升级成为必然趋势。RTK系统在工程施工中的应用能够增加劳动生产效率,提高测量定位的精确性,减小误差,且更简便容易实施,符合未来行业发展的道路。RTK系统在工程基准观测以及高程控制中的应用,能够保证测量定位的速度和精确度,是提升建筑的质量,加快项目实施的速度的基础。本章就 RTK 定位技术在建筑工程施工中的应用进行了探讨。

3.1建筑基本情况的收集

(1)建筑周围环境情况收集

充分收集建筑周围的环境情况,与业主方签订合同以后,根据业主的要求以及现场勘查的情况,编制符合实际情况的可行的方案。

(2)收集资料

工程项目的测量定位具有特殊性,工作实施之前,必须收集完成以下资料:首先是建筑工程相关的图纸文件,比如施工图、道路设施图等等;其次是建筑所在地的气候环境、基础设施建设情况以及地质情况等;第三点是RTK测量定位必备的水准点、坐标值等信息;第三点是施工人员的职业素养、施工单位的管理情况等。

3.1.1设备以及人员准备

定位设备主要包含了计算机、相关测量仪器、通讯设备等。施工人员包含了RTK 定位观测人员、现场施工人员等。

3.1.2制定观测计划

RTK定位工作的大部分内容是在室外进行的,其主要工作内容就是定位观测。为了保证测量定位的准确性,以确保建筑的质量。测量定位开始之前,必须根据现场的实际情况以及测量定位的精度要求编制合理的观测计划。

3.1.3编制技术设计书

为了保证项目质量,以上基本工作完成的基础上,必须制定技术设计书,通常情况下,技术设计书包含六个方面的内容,首先是施工要求,其次还需包含建筑的基本信息,第三方面是包含不设方案,第四方面是观测点的选择,第五方面是测量数据的收集分析,最后是根据项目实际情况需要的除了以上五个方面的内容。

3.2 RTK定位室外工作

3.2.1选点

基于建筑工程项目的复杂性,测量选点要求较高,且网的结构比距具有很强的灵活性,虽然 RTK定位选点要求很高,但是相比于过去测量选点还是更为简便。点的选择对 RTK定位的准确性有着很大程度的影响,对建筑的施工以及建筑的最终质量都有很大的联系,因此选点一定要科学合理,必须根据现场的实际情况进行选择,选点的过程中必须遵循以下几项选择:首先,RTK定位是依赖于信号的传播进行的,因此不能收到电磁场的干扰;其次是选择视野开阔的地方;第三项原则是选点有利于点长时间保存。

3.2.2埋设标志

选点完成以后就是标志的埋设,选点是测量的基础工作,埋点是十分重要的一部分,埋点不准确,选点也就白费。除了埋点准确还应该注意的是埋点标志必须稳固,不会轻易被移动。标志的选取必须保持显眼、精确的原则,标志的设立应当具有独特性,测点意外不能出现标志,以免混淆。标志的埋设只是第一步,为接下来的测量打下基础,因此测量完成之前标志不能够移动。施工场地区域外埋点标志的保护是十分重要的,很容易被损坏。建筑项目施工周期长,现场参与的人员较多且复杂,因此现场基准点的保护十分困难。为了能够保证测量定位的准确性,埋点标志不被轻易破坏,埋点尽可能避开施工区域,且必须分派人员进行保护。埋点完成以后,做以下材料并存档保存:首先是各个点的名称,其次是RTK 网选点图,第三样是测量委托书,最后是选点以及埋点的工作施工记录。

3.2.3观测工作

相比于过去的测量定位,虽然RTK 定位更为简便精准,但是RTK 定位的作业模式要求更高,且对于指标的测量要求也更高。RTK 定位需要架设天线,天线架设于三脚架上,且必须满足以下要求:首先与标志中心叠合,其次是底座圆水准无气泡。测量人员将观测的测量结果记录在专门的记录本上面,且记录比需按照要求进行,记录的结果要存档保存,避免丢失。

3.2.4作业模式

常用的RTK 定位作业模式有两种,第一种是静态定位,第二种是动态定位模式,下面分别对这两种模式进行介绍。

(1)静态定位

建筑施工中的测量定位通常采用的是静态定位模式,为了保证测量结果的精度和准确度能够满足要求,这种定位方式要求观测基准线是封闭的。除此以外,还可以通过快速静态定位进行测量定位,这种方式的有点事能够断电,降低成本。

(2)动态定位

动态定位包含两种,第一种叫做准动态定位,第二种叫做动态定位。选定基准点以后,通过接收机跟踪卫星的方式进行观测叫做准动态定位。动态定位则是选定基准点以后,通过接收机跟踪卫星连续观测的测量模式。动态定位适用于建筑工程项目的施工。

结束语

RTK系统在工程基准观测以及高程控制中的应用,能够保证测量定位的速度和精确度,是提升建筑的质量,加快项目实施的速度的基础,能够有效降低人为的失误,提高建筑质量、缩短工期。但是RTK系统在工程中的应用发展起步较晚,目前还处于探索阶段,这方面的研究较少,本文对RTK系统在工程中的定位测量进行了探讨,但仍然还需进一步进行研究,具体如下:首先本文探讨的范围较窄,不够全面。笔者接触RTK系统的时间较短,数据收集具有片面性,不能全面系统的进行讨论,因此RTK系统在工程中应用还需进一步研究。

参考文献

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作者简介:陈金超,男,1999年9月6号  安徽省明光市张八岭镇,单位:南京城市职业学院大学生创新项目

南京城市职业学院 210000

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