GPS（RTK）、CAD在建筑方格網(wǎng)中的應(yīng)用

陸永紅 李久飛（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

GPS（RTK）、CAD在建筑方格網(wǎng)中的應(yīng)用

陸永紅 李久飛
（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001）

摘 要：本文通過(guò)具體項(xiàng)目施工實(shí)例，詳細(xì)講述了GPS（RTK）全球定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)CAD制圖技術(shù)在建立建筑方格網(wǎng)中的應(yīng)用，并總結(jié)了一些有益的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：建筑方格網(wǎng)；GPS（RTK）；CAD制圖；導(dǎo)線測(cè)量；放樣；精度

一、引言

火力發(fā)電廠建筑方格網(wǎng)（building square grids）是整個(gè)廠區(qū)建設(shè)的控制基礎(chǔ)，在場(chǎng)地平整、基礎(chǔ)開(kāi)挖、管道鋪設(shè)、廠房建設(shè)、電力放樣和設(shè)備安裝等方面都起著重大作用。它要求精度高、坐標(biāo)值預(yù)先設(shè)定，測(cè)定起來(lái)比較困難。常規(guī)經(jīng)典測(cè)量方法是進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量、嚴(yán)密平差計(jì)算、點(diǎn)位歸化等步驟，使控制點(diǎn)位逐漸趨近設(shè)計(jì)方格網(wǎng)點(diǎn)位來(lái)完成的。近年來(lái)GPS定位技術(shù)的普及、定位精度的提高及以計(jì)算機(jī)CAD制圖的發(fā)展，為解決此問(wèn)題提供了方法和條件。

焦作電廠2×660MW機(jī)組上大壓小異地?cái)U(kuò)建工程布設(shè)施工方格網(wǎng)項(xiàng)目，使用GPS定位技術(shù)和計(jì)算機(jī)CAD制圖軟件成功建立了高精度的建筑方格網(wǎng)。本文將結(jié)合實(shí)際情況對(duì)GPS、CAD在建筑方格網(wǎng)中的應(yīng)用做以下探討。

二、工程概況

焦作電廠（2×660MW）上大壓小異地?cái)U(kuò)建工程項(xiàng)目占地面積約為0.3km2，需建立13個(gè)點(diǎn)的建筑方格網(wǎng)。

坐標(biāo)系統(tǒng)采用1954年北京坐標(biāo)系，中央子午線為114°。

儀器采用國(guó)產(chǎn)南方靈銳S82（標(biāo)稱(chēng)精度±（5mm+1×10-6D））GPS靜態(tài)接收機(jī)，拓普康GPT-3002LN（標(biāo)稱(chēng)精度2″，±（2mm+2×10-6D））免棱鏡全站儀。

建筑坐標(biāo)系（A、B）與1954年北京坐標(biāo)系（X、Y）的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

X=A*cosα－B*sinα+X0

A=（ X－X0）* cosα+（ Y－Y0）* sinα

Y= A* sinα+ B* cosα+Y0

B=（ Y－Y0）* cosα－（ X－X0）* sinα

其中

X0=3899088.55

Y0=38452059.05

α=-8.03°

2009年河南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院所做的E級(jí)GPS控制點(diǎn)1231、1232，經(jīng)靜態(tài)GPS實(shí)地檢測(cè)邊長(zhǎng)為356.082m與坐標(biāo)值反算邊長(zhǎng)356.094m相差0.012m。為避免起始邊長(zhǎng)誤差對(duì)建筑方格網(wǎng)精度的影響，以1232為原點(diǎn)，1232-1231為方位角，用實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)重新推算1231的坐標(biāo)。

三、建筑方格網(wǎng)點(diǎn)的埋設(shè)

由于建筑方格網(wǎng)點(diǎn)鋼板是20cm× 20cm，因此放樣點(diǎn)位應(yīng)盡量靠近設(shè)計(jì)坐標(biāo)點(diǎn)位，使得鋼板中心位置恰好位于設(shè)計(jì)坐標(biāo)附近，避免調(diào)整歸化點(diǎn)位溢出鋼板的現(xiàn)象。我們采用南方RTK儀器（點(diǎn)位放樣精度為2cm+1ppm）進(jìn)行點(diǎn)位放樣，由于其作業(yè)比較方便，因此在灌注樁位時(shí)，隨時(shí)用RTK檢測(cè)放樣點(diǎn)位的位置及精度，確保設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置能夠落在鋼板中心附近。

四、GPS建筑方格網(wǎng)的測(cè)定

建筑方格網(wǎng)采用4臺(tái)國(guó)產(chǎn)南方靈銳（S82）GPS靜態(tài)接收機(jī)進(jìn)行靜態(tài)觀測(cè)，設(shè)置衛(wèi)星高度角大于15°，數(shù)據(jù)采樣間隔為10秒，每個(gè)觀測(cè)時(shí)段長(zhǎng)度都大于45分鐘，有效觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)都多于4顆，平均重復(fù)設(shè)站數(shù)為1.6次，布網(wǎng)形式為大地四邊形，最后將觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行平差處理，平差計(jì)算采用南方GPS平差軟件進(jìn)行解算，同步環(huán)坐標(biāo)分量相對(duì)閉合差都小于6.0×10-6，環(huán)線全長(zhǎng)相對(duì)閉合差都小于10.0×10-6，最弱邊相對(duì)中誤差都小于1/45000。

五、CAD建筑方格網(wǎng)的歸化

GPS平差計(jì)算結(jié)束后，用（X、Y）與（A、B）轉(zhuǎn)換關(guān)系將X、Y值轉(zhuǎn)化為A、B值，然后在計(jì)算機(jī)上用CAD軟件將建筑方格網(wǎng)的實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)進(jìn)行比較，按照1：1的比例尺繪制出各點(diǎn)位改正詳圖，之后再在野外通過(guò)對(duì)點(diǎn)、標(biāo)定方向，將點(diǎn)位盡量歸化到設(shè)計(jì)位置。

六、建筑方格網(wǎng)點(diǎn)位的確定

經(jīng)過(guò)GPS第一次施測(cè)，可以看出實(shí)測(cè)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)坐標(biāo)相差已經(jīng)很小（見(jiàn)下表 ），最大差值為10mm，那么再調(diào)整一次點(diǎn)位，精度就可以達(dá)到《規(guī)范》要求。最后用φ1.0mm的鈷鉆頭在不銹鋼板上打眼，鑲嵌φ1.2mm銅絲標(biāo)注其點(diǎn)位。

七、全站儀野外檢查

建筑方格網(wǎng)點(diǎn)位確定后，利用拓普康GPT-3002LN全站儀進(jìn)行邊長(zhǎng)和垂直度檢查，邊長(zhǎng)按2測(cè)回往返觀測(cè)，水平角按3測(cè)回進(jìn)行觀測(cè)。

實(shí)測(cè)邊長(zhǎng)與設(shè)計(jì)邊長(zhǎng)最大誤差為2mm， 最小誤差為0.3mm，邊長(zhǎng)中誤差為±0.70mm，邊長(zhǎng)相對(duì)中誤差為1/150500，允許誤差為1/30000；垂直度檢測(cè)角度最大偏差為4″，最小偏差為0″，都符合《規(guī)范》要求（主軸線直線度限差在180°±5″以?xún)?nèi)，交角的限差在90°±5″）的允許誤差±5″。

結(jié)語(yǔ)

本次工程建筑方格網(wǎng)點(diǎn)的定位，使用了現(xiàn)代比較先進(jìn)的儀器和技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）采用南方RTK放樣技術(shù)，可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)挖坑、打樁、灌注以及精確放樣設(shè)計(jì)坐標(biāo)位置，可以免除傳統(tǒng)方法進(jìn)行的四周點(diǎn)位放樣方法帶來(lái)的巨大不便；（2）采用GPS靜態(tài)觀測(cè)能夠快速高精度的計(jì)算出實(shí)際點(diǎn)位的坐標(biāo)，而且誤差分布均勻，比起傳統(tǒng)導(dǎo)線方法能夠節(jié)約時(shí)間和減少野外勞動(dòng)強(qiáng)度；（3）采用電腦CAD制圖技術(shù)，可以快速的獲取準(zhǔn)確的點(diǎn)位偏移值進(jìn)行歸化放樣，避免了傳統(tǒng)方法反復(fù)逐點(diǎn)矯正點(diǎn)位帶來(lái)的不便。

使用GPS定位技術(shù)和計(jì)算機(jī)CAD制圖軟件確定建筑方格網(wǎng)點(diǎn)的作業(yè)方法，在保證精度的前提下，比傳統(tǒng)作業(yè)方法提高了作業(yè)效率、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了工作成本。因此，這種作業(yè)方法具有很好的應(yīng)用前景。

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中圖分類(lèi)號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A