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GPS—RTK技术在大连新机场海上施工中应用设计摘要：鉴于大连新机场位于人工岛上，距陆地最近处约2公里，给施工基线布设，平面位置和高程控制带来极大困难，加之海域开敞，风浪影响较大，地基软土层，设置海上测量平台难度较大,海上定位时仅靠光学交会定位、无线电测距定位,信标DPGS定位是远远不够的。为了准确地控制人工岛各工序施工质量，保证建筑物位置精度，结合工程特点、地形特征和通视条件，本文提出采用RTK定位技术，保留了GPS测量定位的高精度特点，又具有全天候、连续性和实用性，能完成全站仪所难以完成的工作。一引言国内外研究和应用现状？？？大连新机场选址于金州湾海域，规划形成陆域总面积21平方公里，为离岸式人工岛四面环海。岸上无法设立轴线、里程标志，海上设测量平台难度大，成本高，如使用常规测量技术无法满足施工需要，采用GPSRTK测量方法进行基床抛石定位、验收。基床整平下道与验收、沉箱安装等其它的施工放样,解决了上述问题,为工程顺利竣工提供有力的保障。二RTKGPS在大连新机场填海造地工程中施工应用特点(1)测量精度高：GPS观测的精度明显高于常规测量方法，GPS基线向量的相对精度一般在10-5~10-9之间。(2)操作灵活、费用低：GPS测量不要求测站间相互通视，不用设置海上测量平台和各种定位标志。节约了船机调迁费用。(3)全天候作业：在任何时间、任何气候条件下均可以进行GPS观测，极大地方便了测量作业，为大连新机场填海造地工程海上施工提供了有力保障。(4)观测时间短：采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30～40min，采用快速静态定位方法，观测时间更短。使用TrimbleNETR9\R6\R7GPS接收机的RTK方法可在5s以内求得测点坐标，为基床抛石验收、整平下道、基床整平验收、沉箱安装等工序水上作业提供了技术支持。(5)自动化程度高：目前GPS接收机已趋小型化和操作智能化，观测人员只需将天线对中、整平，量取天线高，打开电源即可进行自动观测，利用数据处理软件对数据进行处理即求得测点三维坐标。同时通过手薄更直观地显示放样点、线沉箱安装、预制构件安装的偏差，可及时准确地指导施工。三主要测量仪器配置主要测量仪器配置见主要测量、试验、检测仪器配置表（表5-4？？？）。表5-4主要测量仪器配置表序号仪器设备名称型号规格数量国别产地制造年份已使用台时数用途备注1全站仪徕卡7022国产2005测量2水准仪徕卡2瑞士2005测量3GPS天宝6美国2010测量4测深仪中海达2测量5自动水位仪1测量6自航测量船2测量7电脑联想1国产2009测量8打印机佳能1国产2009四大连新机场填海造地工程施工控制测量及测量检验4.1首级平面及高程控制1)平面控制测量体系的建立以业主给定的三角点为基点，采用RTKGPS和全站仪施放，在本工程施工区域选择地势较高、根基牢固并至少有一个方向通视的地方进行选点，增设附加基点，建立三角网或闭合导线网，同一时段四台GPS接收机进行同步观测，与相邻时段进行边连接观测（即相邻时段观测移动两台GPS接收机），最后把野外测量数据直接下载到软件里，经过快速处理得到基线解，再按最小二乘法对导线网平差得到毫米级的定位结果，建立本工程的首级平面测量控制体系。2)高程控制测量体系的建立以业主给定的高等级水准点为基点，采用RTKGPS和全站仪施测，在本工程施工区域选择地基稳固、便于观测和埋设标石的地点增设附加高程控制基点，高程控制基点应尽可能设在二级平面控制点上，建立高程导线网，并采用软件处理得到毫米级的高程控制结果，建立本工程的高程测量控制体系。3)GPS基准站的设立在施工区域附近地势较高的地方设置GPS基准站，并与平面及高程系统进行联测，确定基准站的坐标和坐标转换参数，为各流动站提供差分信息。4.2平面及高程辅助基线点控制1.施工平面辅助控制采用先进的RTKGPS和全站仪进行施工平面控制，依据首级平面测量控制体系，结合岛堤轴线走向和平面布置，在牢固且适宜的地方，施设施工平面测量辅助基线，在施工过程中直接而方便地以辅助基线对工程进行施工平面控制，各辅助基线必须定期以平面测量控制体系为依据进行技术复核。2.施工高程辅助控制采用先进的RTKGPS和全站仪进行施工高程控制，结合岛堤的平面布局，考虑到施工中的适应性，由首级高程测量控制体系，在固定且适宜的地方，引设施工高程辅助基点，在施工过程中可以直接而方便地以辅助基点对工程进行施工高程控制。各辅助基点必须定期以首级高程测量控制体系为据进行技术复核。4.3潮位观测站、施工浮鼓标识的设置在施工区域内设置潮位观测站，使用无线通讯方式报送实时潮位，为水下地形和断面测量等提供潮位信息。在施工现场附近水域布设施工浮鼓，并按海事部门及业主要求加以标识，以便于船舶辨识躲避，有助于施工人员和施工船舶粗定位，施工浮鼓位置必须定期校对，且台风过后应依据施工控制基线进行技术复核。4.4施工测量控制和测量检验工程施工测量包括基槽复测验收、水下块石粗抛、水下块石坡面抛理及验收、护面块体安装及水面以上工程等部分。1)施工网格系统的建立抛石施工前，根据工程设计图，建立合适的GPS施工坐标系，并分别绘制抛石范围内的纵、横排列定位网格。在施工船舶或定位船适当位置安装两台双频RTKGPS接收机，并测出两台RTKGPS接收机的平面位置与平面船型的相对关系，通过软件的支持，将船体与定位网格位置关系形象地显示在电脑屏幕上。2)水深测量工程区域海床原始地形、水上抛石标高测量及基槽水下断面测量，采用的测量船由GPS与测深仪相结合进行测量，并采用软件实现高精度的数据同步，使用GPS确定平面坐标、验测潮位。水深由测深仪测量，利用GPS及软件可实时测得测量船平面位置及航行方向，背景文件可用图形方式显示出船体与指向物、海岸特征物等的对应位置,测深断面航迹线与设计航迹线的偏离应不大于规范规定值。测深线间距及水深点采样间距按规范要求确定，平面精度为10mm+1ppm，测深精度为＜10cm。测量数据通过专用软件进行处理，可以快速绘制平面和断面图。每次测深前后，在测区对测深仪进行现场比对，以保证测量船测深精度。3)水下块石粗抛控制水下块石粗抛采用GPS定位船控制定位，开体驳抛填。抛石施工前，根据抛石范围和开体驳体积，绘制出GPS施工坐标系下的抛石定位网格。抛石施工前，GPS定位船定位，给出换算需抛石的位置，定位船下锚并系缆于浮鼓，以GPS指导定好的位置，开体驳靠在定位船一侧进行粗抛。抛填前、后都要进行水深测量，检测抛填效果，并作好记录。粗抛完成后，再使用平底方驳配合反铲进行抛石补抛。4)水下块石施工控制水下块石抛填使用GPS与测深仪进行施工监测。施工监测程序如下：①在每一分段分层抛筑完成后，按预设格网的测点密度进行水下抛筑体测量。GPS流动站、测深仪、电脑及相关数据处理软件安装在小艇上，组成专用测量船，施测时采用定距打点方式记录测量数据，测量船沿预设测区测一遍即可获得该测区的水下地形资料数据。②测量数据的处理和使用水下抛筑体测量成果整理通过软件将实测数据进行处理，绘制断面图和三维立体图像。同时将设计断面制作成数据块，将实测断面和设计断面叠合在一起进行比较，就能在电脑屏幕上很清楚地显示出抛石断面成型情况和计算出抛石量及需抛理的位置和数量。并把多次测量的成果叠加，通过对断面形态的比较，直观地反映每次抛石的效果。5)测量精度保证措施本工程的工程量大，工期较紧，将采取全天候的作业方法进行水上作业，常规测量方法施工测量控制难度很大，精度难以保证，必须采用先进的测量设备及手段。我们在平面测量控制体系中，采用GPS接收机与测量软件相结合，其精度（静态，快速静态）：平面3mm+0.1ppmRMS,高程3.5mm+0.4ppmRMS。GPS平面控制网的技术要求见表5-1。表5-1GPS平面控制网的技术要求等级固定误差a（mm）比例误差系统b相邻点平均距离限值（km）一≤88～105～10二≤1616～202～5图根基线端点相对点位中误差小于图上0.1mm0.5～2本工程所有抛石验收均采用多波束测深仪进行。五GPSRTK在大连新机场填海造地工程施工中的应用5.1GPSRTK测量仪器的配置1)基准站基准站设在视野开阔，无高压、无强磁场、基础稳定的地方，选择距施工现场1．5km外的地方。设防雷电设施。为了保证施工需要，24h开机。2)点校正连接GPS接收机，在已知施工控制网内某点，用基座及脚架安置仪器，精密测量出该点的WGs一84坐标．储存后再与该点的地方坐标在机进行点校正，并在同一网内校正点数不少于4个，求得该区域内的转换参数。5．2在各道工序中的应用(1)水下基床抛石、水下基床夯石及试夯连接好流动站接收机。在手薄上建立相应的项目，键入项目所需几何要素，如起始点、结束点、轴线、边线等。用RTK流动站给抛石方驳定位，如有两台则在抛石船舷前后同时定位，如用一台也可从一端到另一端分别定位。在试夯作业中，选定试夯区抛石方驳驻位后，测取区域内水下基床高程(夯前)，待完成特定夯次后，再测取该区域内水下基床高程(夯后)。两组数值之差即为夯沉量。(2)水下基床整平下道、验收基床整平前需下铁道，以便潜水员在整平过程中作为参照高程进行水下整平作业。与常规测量一样测量铁道高程使用软连接尺或硬尺传递高程，选取哪种方法要根据水深、流速、潮差变化等具体情况而确定，在极细平验收中则只能采用软尺加花蓝重砣的方法进行测量。需要注意的是要正确的读取数据。数字显示的结果与天线的摆动有一个延迟的过程，应仔细观察数据的变化规律，进行反复观测。(3)沉箱安装与复测GPS安装沉箱最大的特点就是不受外界条件的干扰(气象、视线、地形条件等)，实时、动态地测量出沉箱所在位置及变化情况，及时通知起重指挥人员进行调整。安装与复测的区别是：复测时沉箱稳定不动，而安装时沉箱是晃动的。所以在安装沉箱时要注意手薄数据的变化规律，正确读取数据，并进行复测。(4)施工区场地整平将RTKGPS定位系统安装在施工机械上，仅需输入道路的设计资料，GPS会引导机械去相应的位置进行施工，并且将这些位置和设计进行比较以计算到设计坡度的挖方或填方。这些信息以剖面图、断面图或文字的形式显示在控制箱的显示器上。挖/填方数据也用来驱动工程机械上的控制阀门自动的进行刀片控制,这中间的一切辅助测量工作全部可省略。作业精度完全由GPS控制、记录并实时传送至现场工程人员与施工监理面前。七结语GPS测量体现出了全天候、高精度、高效率的3大特点。在大连新机场填海造地工程工程施工测量中，水下基床抛石船舶定位、水下基床夯石及试夯验收、水下基床整平下道、细平验收、沉箱安装与复测等都是采用GPSRTK方式进行的，其精度满足规范要求。使大连新机场填海造地工程施工中更快、更好地完成了测量任务。为工期短、工程量大的大连新机场填海造地工程的施工任务按期、按质完成提供了测量技术保证，解决了重力式沉箱码头在挖泥、抛石、基床整平、细平验收、沉箱安装等测量控制工作中常规测量手段难以处理的问题。GPS以其特点，将成为海上水工施工测量的主要方法。还没有干，只说方案设计。参考文献：【l】JTJ2003—2001，水运工程测量规范【S】．【2】魏二虎，黄劲松．GPS测量操作与数据处理【M】．武汉大学出版社，2004．【3】刘基余，李征航，王跃虎，等．全球定位系统原理及其应用【M】．测绘出版社。1993．53—116．