GPS在建筑施工放样中的应用

摘要：在各类建筑施工放样中最常见的放样技术为GPS即全仪站放样，本文就GPS在建筑施工放样中的应用进行分析，以及介绍了运用GPS放样技术与RTK放样技术相结合，便于达到快速并准确的放样要求。

关键词：GPS；建筑施工；RTK

中图分类号：TU7 文献标识码：A

施工放样是工程施工时，按照设计和施工要求，用一定的测量仪器和方法把设计的建筑物或构筑物的平面位置!高程测设到实地的测量工作，也称施工放线。按照仪器放样方法分类，目前，常用的测绘方法主要是全站仪和RTK放样方法。

一、在建筑施工放样中全站仪的应用

全站仪建筑施工坐标放样技术具有仪器的自动化、智能化和集成化程度，高测量精度高等优点。充分利用全站仪的这些优点就是坐标法放样，直接利用施工放样点和控制点的坐标进行放样工作，避免了放样数据大量的准备工作，施工测量的工效得到提高，同时施工放样中也减少了可能出现的差错。对一些形体复杂的建筑物该技术放样工作的优势很明显；采用全站仪放样技术，对于高程传递，同样优势非常明显，对超高层建筑物的高程传递该技术特别有效。现在各大厂商生产的全站仪，有施工放样模式的配备如索佳、徕卡、南方、拓普康，使用方法简单易懂。南方全站仪的放样步骤下面简述：

（一）、放样准备

1、录入、选择放样数据文件。

2、录入、选择坐标数据文件。可进行后视坐标数据及测站坐标数据的调用。3、置测站点。

4、确定方位角、置后视点。

5、开始放样，输入所需的放样坐标。

（二）、有两种方法实施放样可供选择，都可快速进行放样。

1、调用内存中的坐标值通过点号。

2、坐标值直接键入。

（三）、检核：进行检核现场采用相关关系，对照理论距离和实际距离的差，检查放样结果。

二、RTK GPS在建筑施工放样中的应用

进行建筑施工放样使用全站仪，点位的放样工序、放样方法简化，精度提高了，但是由于较为复杂的建筑施工工地环境，例如：人为影响、不通视、堆料等影响因素，工作效率往往会降低，而且有时须2～3人参加操作放样一个点位，常常需要对目标来回移动，这样不但使放线人员精力和时间浪费，而且也影响到定位精度。显得尤为重要如何解决这个问题，而RTK（Real-timekinematic）方法使用，地形测图、建筑工程放样等外业作业效率极大地提高。

高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果，并达到厘米级精度。在RTK作业模式下，基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据，还要采集GPS观测数据，并在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业，也可直接开机在动态条件下，并完成周模糊度在动态环境下的搜索求解。

GPS应用的重大里程碑，是RTK技术的出现，它突破性的发展了施工放样，不但克服了坐标放样法和传统放样法的缺点，而且具有观测精度高、时间短、现场给出精确坐标、无须通视等优点，在距离参考站约3公里处，经现场检测，高程误差小于10cm，平面定位误差小于5cm。只要1~3minGPS接收机就能进入RTK工作状态， 1min内在此状态下点位精度即可得到厘米级。

下面就简单介绍RTK放样作业流程，以徕卡双频RTK-GPS为例：

（一）、设置参考站

架设天线和接收机在已知控制点上，打开接收机，读入GPS接收机将PC卡上室内设置的参数（坐标系统），选择或建立配置集，输入参考站点的准确的天线高和相应坐标，通过转换参数参考站GPS接收机转换相应坐标为WGS-84坐标，同时将所有可视GPS卫星信号连续接收，并将其观测值、测站坐标、接收机工作状态及卫星跟踪状态通过数据发射电台发射出去，流动站即可开展工作待电台指示灯显示发出通讯信号后。

（二）、工作流动站

打开接收机，新建（或打开）工作项目，建立（或选择）配置集（与参考站要求相匹配）。在跟踪GPS卫星信号的同时流动站接收机也接收来自参考站的数据，流动站的三维WGS-84坐标进行处理获得，与参考站相同的坐标最后通过转换参数转换为相应坐标由WGS-84坐标，并在流动站的TR500终端上实时显示。接收机可将设计值与实时位置相比较，指导正确的放样位置。

三、案例实现

（一）、案例描述

为了充分体现放样区域的地形地貌，现将测区内的示意图绘制如下( 如图1所示) 。

图1测区地形地貌图

如图1所示，放样区A地处混乱的居民区，放样区B地处开阔的平地区，离A区有近1km，两地之间有较多的障碍物，现对两个放样区内的放样物 1，2，3，4，5分别进行施工放样"如果单独采用全站仪放样，由于两个放样区的距离较远且存在较多障碍物，因此需要布置导线，而导线平差可能导致放样工作必须推后; 放样区B内的放样物距离较远，布设支导线也容易因为误差传递而影响某些放样点的精度。如果单独采用RTK放样，则会因为放样区A居民点内的对空通视较差而使观测效率和精度降低，甚至无法进行放样。

因此，为了保证最快地完成两个放样区的测绘任务，必须采用RTK与全站仪相结合的工作方法，对两个放样区都进行放样方式的优化。

（二）、控制测量

从测量角度来讲，不论己知点离放样区有多远，采用任何方式进行测量，首要任务都是要将己知点引至放样区附近或内部，首级引点的工作都不影响两种放样技术的工作效率，因此，此处以放样区A附近存在己知点作为前提条件。

由于放样物1，2处在居民地内部，因此在条件允许的情况下采用RTK在两个放样物周边各布设图根点若干，作为全站仪观测的起始站。由于RTK覆盖区域较大，因此在足够观测距离的情况下，放样区B内无须布设图根点。

（三）、实地放样

1、放样点坐标导入全站仪和RTK

以徕卡TS02全站仪和华测T5的RTK为例，一般坐标导入都可以利用自带传输软件的坐标导入功能进行放样点坐标导入。其中徕卡TS02全站仪是用Leiea FlexOf-five中的“输入ASCII数据”进行坐标数据上传，而华测T5的RTK则是利用手簿中测地通软件将预先做好的坐标文件快速导入。

2、放样区A放样

通过图根控制，只需要将全站仪摆在这些图根点之上，先对通视范围内的放样点进行放样，然后通过支站等办法对无法通视的放样点进行放样。

3、放样区B放样

因为放样区B的视野开阔且离己知点并不太远，因此一般情况下，可以利用放样区A的基站对放样区B进行放样，这样能够一定程度上保证放样区A，B之间的相对关系，提高相对精度。

（四）、精度比较

为了直观体现两种放样方式的放样精度，对放样后的点分别布设一级导线，观测出来的两套坐标与放样原坐标进行比较，形成精度对照表(见表1)。由于放样区A无法采用RTK进行放样，此处仅对放样区B的放样成果进行比较。

从表1可见，RTK结合全站仪放样完全可以满足施工放样的精度要求，而采用全站仪进行放样的精度明显高于RTK放样精度。全站仪放样方法中误差是1. 1cm，而RTK放样精度则为2.4cm。

表1 全站仪与RTK放样精度对照表

总之，全站仪和RTK放样技术都有自己存在的优缺点，本文通过一个放样实例，有效结合RTK与全站仪进行复杂地形的施工放样，形成以下结论:

1、居民点内的对空通视较差，一般只能采用全站仪进行放样。

2、视野开阔且离己知点较远的放样区，一般采用RTK直接进行放样，可以减少导线布设和平差工作。

3、由于RTK放样精度要明显低于全站仪放样精度，因此对于放样精度要求较高的工程，尽量使用全站仪进行放样。

参考文献

[1] 郭宗河，郑进凤，崔云川.全站仪两点参考线测量与放样及其在工程中的应用[J].测绘通报，2004(8)

[2] 国家测绘局测绘标准化研究所，国家测绘局第一大地测量队，国家基础地理信息中心.GB/T18314-2009全球定位系统( GPS) 测量规范[S].北京: 中国标准出版社，2009

[3] 吕士花,单英杰.全站仪放样与RTK放样的精度比较[J].中国科技信息，2010(1)

苏杰（1989.10-），湖北宜昌人，助理讲师，现在长江工程职业技术学院从事测量教学工作