何沛峰
南京城市职业学院 210000
摘 要：传统的测量定位方式生产效率低、劳动力成本高。过去建筑行业的发展是以大量廉价劳动力为基础的，随着科技的发展，建筑行业的转型升级成为必然趋势。GPS-RTK 定位技术起源比较早，但是最初的用途并不是用于工程施工，而是为了给军队提供精准的导航，除此以外还会用于通讯、收集情报等方面，总而言之，最初研发GPS-RTK 系统的目的是为了军队服务的。本文就GPS-RTK系统在工程施工中的应用研究，以期提升建筑质量，促进建筑发展是建筑领域的重点问题。
关键词：GPS-RTK系统 工程施工 工程测量
一、研究背景
进入21世纪后，能源与资源匮乏问题日益显现，环境保护及生态建设问题成为社会的焦点。近些年随着国家经济的发展，人民生活水平的提高，人均寿命增加，同时人口出生率逐年降低，社会加速进入老龄化。建筑行业的发展是以大量廉价劳动力为基础的，现阶段，传统建筑方式在建筑品质、生产要素、建设成本及建造速度等要素的制约下，日益无法满足社会发展的需求，传统建造方式急需转型升级以适应当前社会的发展模式，因此，将先进的科学技术应用到建筑行业当中去是建筑行业未来发展的趋势，GPS-RTK系统在工程施工中的应用就是一个十分典型的例子。
我国建筑数量增长快,但是由于多方面的原因，每年都会有大小不同的数起建筑质量问题出现。建筑质量问题频繁发生之后，我国开始重视对建筑质量提升工作的研究，将先进的科学技术应用到建筑施工方面。GPS-RTK系统在工程基准观测以及高程控制中的应用是常见的例子之一，其具有受限制小、精度高、测量效率高的特点。为了提升建筑的质量，加快项目实施的速度，保证测量定位的速度和精确度是十分必要的。
（一）研究现状
建筑行业发展很快，对施工技术的要求也变得越来越高，这种大背景下，传统测量技术的不足被放大凸显出来，成为影响我国工程质量问题居高不下的重要原因。如何提高建筑工程测量质量得到了广泛关注。最先发明和使用GPS-RTK系统的国家是美国，美国发明研究GPS-RTK系统最初的目的是利用定位导航系统为军队提供精准的导航，除此以外还会用于通讯、收集情报等方面，总而言之，最初研发GPS-RTK 系统的目的是为了军队服务的。但是随着社会的发展，科技的进步，GPS-RTK 系统越加的完善，GPS-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GPS-RTK 定位技术的应用也是较多的。
测量定位是建筑工程项目实施的基础工作，精确的测量定位是保证建筑质量的必要条件。现在的建筑高度较大且复杂，对测量定位的要求尤为严苛，以前所使用的测量定位技术已经无法满足建筑工程实际的需要，GPS-RTK 系统在建筑工程中的应用解决了这一难题，为项目的顺利实施提供了技术保障。目前关于GPS-RTK 系统在工程中的应用研究有很多。刘玉萍（2016）阐述了GPS-RTK 测量定位的有点有很多，分别是精度高、效率高以及受环境影响小几个方面，从测量各个阶段讨论了，GPS-RTK 系统在建筑工程中的应用。最初的选点到参数的选择、仪器设备的安装以及测量和记录，各个阶段对于测量结果的影响都较大，出现的误差可以分为两类，分别是位置误差和干扰误差，刘玉萍通过分析误差造成的原因提出了控制方法。顾民贵，徐桂花（2008）首先对GPS-RTK的组成结构和工作原理进行了论述，根据GPS-RTK系统在建筑工程中的应用情况提出GPS-RTK定位测量具有准确、成本低等有点。相比于过去的定位测量，GPS-RTK系统定位测量更为简便，容易操作，需要的工作人员更少。文章通过大地测量法以及GPS-RTK测量法两种测量方法进行了对比，更进一步的对GPS-RTK系统定位测量方式进行了探索。李广锋(2014)将GPS-RTK系统在工程中的应用分为了四大类，分别是建筑工程施工中的测量应用、桥梁工程中的测量应用、线路勘测中的测量应用以及大坝变形监测中的测量定位应用，通过以上各方面的应用总结得出GPS-RTK测量技术不仅能够全天候进行，且定位精度高，效率高等有点，GPS-RTK系统定位测量技术在土木工程中的应用是行业与信息化融合的表现，是行业未来发展的方向。张金龙（2015）探讨了GPS-RTK系统定位测量静态相对定位的方法，文章指出GPS-RTK-RTK 技术主要是应用于施工放样以及局部的测量，由于此种方法准确性高，且测量方式较为灵活，操作简便，但是，由于GPS-RTK-RTK 技术在施工中的应用主要是通过信号的传播与接收进行的，信号传播接收的过程会被环境干扰，因此测量的结果会出现一定程度的误差。如果环境对信号的传播干扰程度大，甚至可能会接收不到信号，则测量工作就无法进行，会对整个工程项目成本、工期方面都会造成较大的影响。
通过阅读文献发现，国内外对于建筑施工中GPS-RTK技术的应用情况的研究较多，但是国外学者的研究深度更深，我国的学者还没有涉及较深层次的内容，研究主要集中于GPS-RTK测量技术在建筑工程中的使用优势、测量方式方面的研究较多，研究存在很大的局限性。因此，为了进一步填补这方面理论研究的空缺，有必要对此展开进一步的研究和探讨。
二、GPS-RTK系统概述
伴随着人们对于建筑行业施工的不断推进。各种科学技术结果在建筑行业的应用应成为了行业研究的重点。随着GPS-RTK系统愈加的完善，GPS-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，在建筑行业定位技术中的应用较多。GPS-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。
为了更好的将这种技术应用于建设工程项目的测量定位，关于GPS-RTK系统进行了一系列的研究，通过对GPS-RTK系统工作原理的研究，获取相关的理论信息，对GPS-RTK系统在建筑工程中的应起了很大的推动作用，对建筑质量有着很好的控制作用。
三、GPS-RTK在工程实际施工中的应用
（一） GPS-RTK系统在工程施工中的技术设计
1、设计依据
GPS-RTK系统在工程施工中的技术设计依据包含两个方面的内容，一是测量规程，测量规程是相关部门对GPS-RTK测量技术在工程项目中应用作的规定，是GPS-RTK测量技术应用的重要保障；二是工程项目的测量任务书，业主根据工程项目的实际情况以及对工程测量的要求制定了测量任务书，测量任务书是属于合同性质的，其内容主要包含了测量范围以及测量准确度要求等内容，除此以外，测量任务书还规定了测量工作的工期时间以及最后需交付的结果情况。一般而言，GPS-RTK测量方案编制的过程中，首先需要参照的便是测量合同，根据测量合同规定的测量范围以及测量精准度的要求，根据测量规程编制GPS-RTK测量方案，最后根据编制的测量方案实施测量工作。
2、GPS-RTK技术定位精准度设计
不同的工程项目对GPS-RTK定位的精准度要求也是不同的，精准度良好是GPS-RTK应用于工程项目最为主要的原因之一，良好的精准度是工程的重要保证。 GPS-RTK技术定位精准度受到多方面的影响。GPS-RTK技术测量定位的过程中，出现的误差可以大致归为三类，首先是位置误差，所谓的位置误差是因为施工现场环境比较杂乱，测量设备安装完成以后由于碰撞等原因位置发生改变，导致测量不精准。基于这种情况，设备安装完成以后要做好保护工作，尤其是天线的位置以及角度，经过检测设备各个功能正常以后方可进行测量。除此以外，测量的过程中正确的协调处理现场施工，避免施工对测量造成影响。
风、雨等环境因素对GPS-RTK技术定位也有较大的影响，因此测量时天气的选择也是非常重要的。
其次是干扰误差。由于施工现场机械设备较多，尤其是金属、电器设备等较多，因此GPS-RTK定位测量的过程中，信号的传输会受到较大的影响。信号传输的途中，由于周围的某些机械设备干扰信号导致接收到的信号出现偏差，换句话说就是测量的数据不准确。虽然GPS-RTK定位测量时信号受到干扰是无法完全避免的，但是可以通过设置合理的测量点以及尽可能的减少干扰物等方式减少信号干扰，保证测量数据的准确性。
第三点，测量理论技术对GPS-RTK定位测量的准确度也有很大的影响。GPS-RTK定位测量准度设计的过程中，需要考量的因素有很多，其中最主要考量因素有项目的实际情况以及业主对于精准度的要求情况，与此同时，必须满足相关规范的要求。一般而言，两点之间的弦长精准度可以用公式表示：，其中代表代表弦长误差，单位是毫米。a表示是由GPS-RTK接收机引起的固定误差，单位是猫咪。b表示的是误差系数。d代表两点间的距离，单位是千米。
3、图形设计
GPS-RTK网图形设计需要考量的因素有很多，包括实施成本、施工人员因素、投入设备情况、后期维护以及业主需求等因素，其中最主要的考量因素就是业主的需求因素。工程项目有着持续时间长且施工复杂等特点，为了保证项目顺利实施，能够在要求的工期内满足业主的需求，图形设计必须要重视，严格根据项目的实际情况和业主的需求进行。
（1）图形设计的基本原则
图形设计的过程中，必须准守下面四条原则：首先，一般而言 GPS-RTK网即独立观测边形成的闭合环或者复合线路，其目的是保证定位的准确性，降低实施成本；其次是GPS-RTK 网的各个组成点必须与地面的控制点重叠；第三条原则是GPS-RTK 网的各个组成点与水准点充电，无法重叠的点必须设置水准测量点以保证定位的准确性；第四条原则是，构建联测方向。
（2）图形设计类型
根据现场的实际情况不同，业主的需求情况不同，图形设计的类型有很多，其中最常见的图形类型有三角形网、环形网以及星形网。首先介绍三角形网，顾名思义，三角形网是三角图形，其特点是几何结构比较强，可靠性良好且有着很好的自检能力。除此以外，通过平差运算以后，三角形网各个点之间的精度较为均匀。但是此种图形设计也有着不可忽略的缺点，那就是测量的工作量很大，要求接收机的数量比较多，否则测量的时间非常的长。综上而言，当接收机数量较多且对测量的结果要求比较高的时候可以采用三角网。环形网是由多条直线组曾的闭合的几何图形，类似于大地测量中的导线网。环形网的缺点是几何强度比较差，各个点之间的精度分布不均匀。但与此同时其优点也是非常突出的，测量的工作量很小，可靠性良好，自检性也较好，因此对于测量精度要求不是很高的情况下可以采用环形网，能够减少工作量，降低成本。星形网与三角形网和环形网不同，不是封闭的图形，这种图形自检性比较弱，但是操作简单，两台仪器就可以。实际的工程测量中，可能用到三角形网、环形网或是星形网，也可以将三角形网和环形网结合使用，这就是所谓的混合网。混合网不仅能够保证测量结果的准确性，还能减少工作量，降低成本，这也是混合网应用很广的主要原因。
4、基准设计
基准设计是GPS-RTK定位的重要内容。WGS-84属于国家坐标系，GPS-RTK 定位的实施就是依托这种坐标系完成的，主要是采集线向量。因此，GPS-RTK 定位实施的过程中最首要的任务就是根据原始坐标系确定初始数值。基准包含三个内容，分别是位置、方位以及尺寸，以上三种基准都是GPS-RTK 定位中不可缺少的部分，方位基准通常用角度表示，尺寸基准一般是通过电磁波测量得来的。位置基准则是根据初始坐标得来的。综上所述，基准设计换句话说就是确认位置基准。基准设计的过程中应该注意以下几点：
首先为了确定测量点的坐标位置，需要根据地面坐标系已经知道的数据测算出控制点及其坐标。联测点的选择必须考虑已有的资料数据，且能顾保证新点的测量精度能够不收到旧有点误差的影响。所以，GPS-RTK测量定位选点的时候应该选择两个及以上的点进行联测。通常情况下，应重合观测三个以上的点作为约束点才能保证测量的精准度。
其次是为了能够经过平差计算以后，能够推算出GPS-RTK点的地面参照坐标中的打底稿。通过高层联测可以得到测量点的正常高。平原地区，测量点的个数最好多于五个，各个测量点均匀的分布。如果测量地区不是平原地区，是山区或者是丘陵地区，那么测量点的选择应当符合高程拟合曲面的要求，测量点的个数也应当适当的增加，测量点的个数必须大于等于十个。GPS-RTK测量结果必须经过精度核算，核算结果符合要求以后方可用于施工。
第三点，GPS-RTK定位测量选点尽量与旧有的测量坐标做到一致，当选择地方独立坐标时，需对以下参数进行了解，分别是中央子午线经度、纵坐标加常数和横坐标加常数以及起算点坐标值等。
第四点，天线的安装直接关系到GPS-RTK定位测量的精准度，天线是用于信号的接收和发送大的，因此天线的周围不能有阻挡物，如果有，一定要拆除。大风以及雷雨天气对天线的损坏也是较多的，因此天线一定要固定好。
5、放线设计
由于工程项目的特殊性，GPS-RTK基准点设计较为特殊，通常情况下，基准点的设置一般根据建筑的重心和轴线而定。GPS-RTK定位具有准确度高，误差小的特点。
结论
虽然GPS-RTK定位技术起源比较早，但是最初的用途并不是用于工程施工，而是为了给军队提供精准的导航。但是随着社会的发展，科技的进步，GPS-RTK 系统越加的完善，GPS-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GPS-RTK 定位技术的应用也是较多的。建筑行业快速发展，建造速度迅速增加，建筑质量要求越来越严苛，这种大背景下GPS-RTK系统在工程施工中的应用研究有着十分重大的意义，GPS-RTK系统在工程施工中的应用可以有效的提高建筑质量。近几十年来，国内的建筑质量让人十分忧心，劣质建筑带来的后续影响也是十分恶劣的。因此，地GPS-RTK系统在工程施工中的应用研究对提升建筑质量有很大的帮助，分析的过程中必须结合实际工程,结合实际工程中存在的问题展开研究。GPS-RTK系统在工程施工中的应用研究,可以很大程度上推动工程测量、及如何提升建筑质量的理论研究。当前GPS-RTK系统在工程施工中的应用的前景十分的广阔，建筑项目繁多，GPS-RTK系统在工程施工中的应用给予建筑工程决策、技术上的支持，这对于建筑质量的提升以及国家的发展是十分有利的。在此之前，关于GPS-RTK系统在工程施工中应用问题的研究较多，但是也存在很大的局限性，以往的研究大多集中在对GPS-RTK系统应用优势方面的研究，而对GPS-RTK系统应用局限性方面的研究较少且存在诸多问题。因此，本文根据现有GPS-RTK系统在工程中的应用原理和方法，进行了进一步的研究。
参考文献
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作者简介：何沛峰 出生日期：2000年2月 籍贯江苏省海门市，单位：南京城市职业学院
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