技术施工放样中的应用.docx
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1、RTK技术在福州市火车南站西广场施工放样中的应用RTK测量技术,是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术。众所周之,GPS测量工作模式有静态、快速静态和动态相对定位等,但用这些测量模式时,如果不与数据传输系统相结合,其定位结果均需要通过测后处理而获得。由于测量数据需要在测后处理,所以上述几种测量模式均无法实时地给出观测站的定位结果,而且也不能对基准站和用户观测数据的质量进行实时地检验,因而难以避免在后处理数据时发现不合格的测量成果,造成需进行返工重测的情况。过去解决这一问题的措施,主要是延长测量时间,以获得大量的多余数据,来保障测量结果的可靠性,但是这样大大降低了测量工作的效率。实时动
2、态测量的基本思想是,在基准站上安置一台GPS接收机,对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其测量数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上,GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的测量数据,然后根据相对定位的原理,实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果,便可监测基准站与用户站测量数据的质量和解算结果的收敛情况,从而可实时地判定解算结果是否成功,以减少冗余测量,缩短测量时间。因此RTK技术在工程中的应用,有着非常广阔的前景。下面就RTK技术的应用作些介绍。RTKRTK(RealTimeKinematic)实时动态定位
3、技术,是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术,是利用两台或两台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基站,其它作为移动站。在RTK作业模式下,基站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给移动站。移动站不仅通过数据链接收来自基站的数据,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,同时给出厘米级的定位结果,历时不到一秒钟。移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,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周未知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持四颗以上卫星相
4、位观测值的跟踪和必要的几何图形,移动站可随时给出厘米级定位结果。RTK技术受外界条件限制小,只要满足工作条件,就能快速、高精度地完成定位作业。(二) RTK测量系统主要由三部分构成:GPS接收设备;数据传输系统;软件系统。1.GPS接收设备RTK测量系统中,至少包含二台接收机,分别安置在基站和移动站上。基站应设在测区内地势较高,视野开阔,且坐标已知的点上。在城区可考虑设在楼顶平台上。作业期间,基站的接收机应连续跟踪全部可见GPS卫星,并将测量数据通过数据传输系统,实时地发送给移动站。2.数据传输系统数据传输系统,由基站的发射台和移动站的接收台组成,它是实现实时动态测量的关键设备。数据传输设备要
5、充分保证传输数据的可靠性,其频率和功率的选择主要决定于移动站与基站间的距离、环境质量及数据的传输速度。3.支持实时动态测量的软件系统软件系统的质量与功能,对于保障实时动态测量的可行性测量结果的精确性与可靠性,具有决定性的意义。施工放样是把设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程,用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作称为施工放样(也称施工放线)。 测图工作是利用控制点测定地面上地形特征点,缩绘到图上。施工放样则与此相反,是根据建筑物的设计尺寸,找出建筑物各部分特征点与控制点之间位置的几何关系,算得距离、角度、高程等放样数据,然后利用控制点,在实地上定出建筑物的特征点,据以施工。现在一般概括
6、为传统放样与RTK放样,下面就这两种放样方法做些介绍。在传统的工程放样方法中,必须求出设计图中的放样点或线相对于控制网原有建筑的相互关系,即求出其间的角度及间距和高程,这些数据称为放样数据。然后按照放样数据利用传统光学经纬仪、皮尺、钢尺、水准仪等工具测设出点位和高程。通常,测设点和高程是分开进行的。测设点位的常用方法有:直角坐标法,极坐标法、角度交会法和距离交会法等。高程放样最常用的是几何水准测量,对于工程精度要求稍低的,可用钢卷尺直接丈量或用三角高程测量等方法。 工业建筑物的总图设计,是根据生产的工艺流程要求和建筑场的地形情况进行的,主要建筑物的轴线往往不能与测量坐标系的坐标轴平行,如果设计
7、建筑物的坐标计算在测量坐标系中进行,则计算工作较为复杂。因此,建筑设计人员往往根据现场情况选定独立坐标系,使独立坐标系的坐标轴与主要建筑物的轴线方法相一致。这样,再通过旋转换算,把建筑坐标换算成测量坐标。X=Xcos-Ysin+Xo;Y=Xsin+Ycos+yo;其中XOY为测量坐标系,XOY为建筑坐标系。为测量坐标系的X轴正向顺时针转至建筑坐标系X轴正向的夹角,Xo、Yo为建筑坐标系原点在测量坐标系中的坐标值。在传统的工程放样中,圆曲线和缓和曲线的放样最为繁杂,我国多采用螺旋线作为缓和曲线,测设方法多采用切线支距法和偏角法。这些方法很容易产生累计误差,为了消除这些误差,往往需要多次测量进行分
8、配误差,不但浪费了工时,而且精度不高。放样是测量一个应用分支,它要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来,过去采用常规的放样方法很多,如经纬仪交会放样,全站仪的边角放样等等,一般要放样出一个设计点位时,往往需要来回移动目标,而且要2-3人操作,同时在放样过程中还要求点间通视情况良好,在生产应用上效率不是很高,有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能放样,如果采用RTK技术放样时,仅需把设计好的点位坐标输入到电子手簿中,背着RTK接收机,它会提醒你走到要放样点的位置,既迅速又方便,由于RTK是通过坐标来直接放样的,而且精度很高也很均匀,因而在外业放样中效率会大大提高,且
9、只需一个人操作。因此RTK技术有以下特点:1、工作效率高:在一般的地形地势下,高质量的RTK设站一次即可测完4km半径的测区,大大减少了传统测量所需的控制点数量和测量仪器的设站次数,移动站一人操作即可,劳动强度低,作业速度快,提高了工作效率。2、定位精度高:只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为4km )RTK的平均精度和高程精度都能达到厘米级。3、全天候作业:RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视 ,只要求满足“电磁波通视”,因此和传统测量相比,RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,在传统测量看来难于开展作业的地区,只要满足RTK的基本工作条
10、件,它也能进行快速的高精度定位,使测量工作变得容易轻松。4、RTK测量自动化、集成化程度高,数据处理能力强:RTK可进行多种测量内、外业工作。移动站利用软件控制系统,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,减少了辅助测量工作和人为误差,保证了作业精度。5、操作简单,易于使用:现在的仪器一般都提供中文菜单,只要在设站时进行简单的设置,就可方便地获得二维坐标。数据输入、存储、处理、转换和输出能力强,能方便地与计算机、其他测量仪器通信。应用RTK进行施工放样是要根据建筑物的设计尺寸,找出建筑物各部分特征点与控制点之间位置的几何关系,算得距离、角度、高程等放样数据,然后利用控制点,在实地上定出建筑物的特
11、征点,据以施工。而在福州市火车南站西广场放样中,广场的形状和大小是通过其特征点在实地上表示出来的,如广场的中心、转折点等。因此点放样是广场建设的基础。这里主要结合福州市火车南站西广场建设进行研究。图3-1福州市火车南站俯视图(一) 福州市火车南站西广场工程简介福州火车南站采用中轴对称、地域风格浓郁的建筑造型,建成后将成为福州市又一处地标建筑。站房入口位于东西向的“向海”轴上,设计手法开放而大气,借以表达福州“海纳百川、有容乃大”的城市精神;立面构图撷取传统建筑飞檐的流线型元素,与福州当地的“鞍形墙”形象暗合,显示出建筑的福州本土特征。福州火车南站总体布局为“两轴”、“四区”。两轴:规划以福州南
12、站交通 枢纽为中心,通过两条轴线来控制周边规划和城市空间。其中,南北方向为铁路轴线,沿铁路向南北延伸,南经清凉山往厦门,北经城门山往福州市区;东西方向为城市景观生态轴线,轴线将延伸至东部新城核心区,形成火车南站与东部新城核心区的有机衔接。四区:分别为站房、广场区、市政配套区、商业开发区。福州南站建成后,3条高速铁路线将从地面穿站而过,分别是向莆线、福厦线及温福线。除此之外,周边多条道路使将进出南站的车辆实现快速互通。车站周边现有和即将兴建的道路主要有福峡路、福泉高速公路连接线、环岛路、螺城路、三环二期、三江路、南江滨大道东段、马尾大桥及站前路、站后路等。其中,三环二期、环岛路规划为城市快速路,
13、构成快速便捷的交通路网。RTK获取3个控制点的坐标,控制点布设空旷或高处并可以相互通视,至少要有两点可以通视,布设测量后在解算或用相关软件求出放样点的坐标,检查仪器是否能正常使用。将基准站架设在上空开阔、没有强电磁干扰、多路径误差影响小的控制点上,正确连接好各仪器电图3-2火车南站西广场红线图和点号 缆,打开各仪器。将 基准站设置为动态测量模式。架设完后安装电台,连接好仪器后开启基准站主机,打开电台并设置频率。开启移动站主机,待卫星信号稳定并达到5颗以上卫星时,先连接蓝牙,连接成功后设置相关参数:工程名称、椭球系名称、投影参数设置、参数设置(未启用可以不填写),最后确定,工程新建完毕。打开坐标
14、库,点击打开红线坐标放样点文件图3-2,软件会提示我们是对坐标库进行覆盖或是追加。(1)拨号:打开手簿,选择“START”-PROGRAMS-COMMUNICATION-REMOTE NETWORKING,如果界面下只有“MAKE NEW CONNECTION”,就先新建连接,连接类型为“Dial-Up Connection”,Modem为CF-CARD-GENERIC,Configure中Baud Rate选115200,Phone number 为#777,然后双击”My connection”,User name 为CARD,Password也为CARD,选择保存密码后连接,必须等到显示
15、“Connected Hide this message”才能Hide,这时才时拨号连接成功。如果还是连接不了,删除这次拨号连接,重新再新建拨号连接,或者打开手簿电池重新对手簿初始化。 (2)连接手簿与主机,端口为A口。(3)新建工程,工程名称一般格式为为20080118 ZWS(含年月日和创建者),在GPS+设置中选择MY NETWORK RTK,并点击右边的 “。”按纽,对MY NETWORK RTK进行编辑,将高度角设置为“15”(图:3-3),协议为 图3-3高度角与协议设置界面NTRIP Internet信息为 218.66.36.216/8080,用户名和密码都为 user1,虚拟
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