GPS-RTK技術在港口碼頭測量中的應用

沈相儒

（中交一航局第一工程有限公司，天津300456）

1 工程概況

天津港北港池海嘉汽車滾裝碼頭工程建設于天津港北疆港區，該項目東側為已投入運營的環球滾裝碼頭。根據需求，碼頭岸線長565m，擬建2 個汽車裝滾泊位，以停靠70 000t 滾裝船為建設標準。從具體分布情況來看，本工程位于岸線轉角區域，于西側增設了長度75m 的平臺段。碼頭采取連片滿堂式的設計形式，水工建筑物是重要部分，含前、后樁臺以及接岸處。

2 RTK技術的特點

沉樁作業采取GPS-RTK 技術，現場設置了基準接收機，將其有效連接至2 臺流動接收機。根據施工要求，在打樁船上布置流動站，形成“海上打樁定位系統”，具體布置方案如圖1所示。

圖1 流動站布置方案

為滿足測量要求，共設置2 座流動站，當生成基準站信號后，經計算即可求得具體坐標關系，連接A、B兩點并分別將其與樁心C相連，通過此方式即可產生△ABC，在此基礎上進一步求得樁心C的坐標。

相比于傳統方法，GPS-RTK 技術的應用效果更佳，具備如下5 點優勢：

1）精簡測量流程，實行一體化作業的方式，工程人員的室外工作強度得到大幅度緩解，在短時間內即可完成放樣。

2）突破了傳統方式下分級布網、逐級控制的局限性，單個測區可達到一次性布設的效果，提升了控制網的靈活性，設置的控制點數明顯減少，在展開圖根加密控制的同時可兼并做好碎部的測量作業。

3）提升了數據采集效率，省去了畫草圖環節，針對各個碎部點賦予特定的格式，具備被數字測圖軟件識別的特點，提升了圖形編輯效率。

4）碎部量測的靈活性得以提升，不再受到圖幅便捷的限制性影響，內業成圖后即可采取分幅與接邊處理措施，便捷性良好。

5）測量所得結果的可靠性好，在GPS 技術的支持下，可滿足1∶500 圖根控制所提出的精度要求，避免了誤差過度集中的現象，在大比例尺測圖中具有適用性。

3 施工測量

3.1 施工控制網的建立

以業主需求為準，明確測量控制基準點，創建GPS 臨時基準站，為之引入了穩定性更高的雙頻GPS 技術，并輔以全站儀設備，實現高精度的平面控制。當形成基準點后，選擇合適的區域測放控制點，后續正式施工作業時可靈活地展開平面控制作業，根據工程需求確定觀測周期，即每月執行一次，分析所得數據并對不合理之處采取修正措施。

3.2 測量方法

本工程所處位置與岸線距離較遠，除常規測量方式外，還為之引入了GPS-RTK 測量技術，由此創建平面控制網。根據測量需求，準備了全站儀、經緯儀以及水準儀3 類設備，協同作業并展開細部放樣工作。

做好施工前的準備工作，對于測量技術人員而言應掌握圖紙提及的各項要點，提升施工技術規范性，從實際情況出發生成施測方案，經技術人員審核并無誤后，即可施測放樣。工程中，應注重對樁位的保護，以便給施工作業提供可靠的指導。測量放線是重要的前期準備工作，要求測量技術人員具備較高的專業水平，能夠全方位掌握施工圖紙，評定復擬圖表中各數據的合理程度，并以技術規范為準做好測量工作【1】。在此之前，要面向整個施工單位技術交底，施工人員要全面掌握沿線的各個導線點、控制樁等工程參數，經復核后再正式施工作業。

1）測量方法。引入GPS-RTK 技術，在此基礎上輔以常規的測量方法，創建完整的平面控制網，以便展開測量工作。

2）控制網的建立。以控制基準點為參考，于岸側設置GPS基準站，基于雙頻GPS 技術做好平面控制?？紤]業主給定的基準點，選取合適的區域設置控制點，為施工環節的平面控制提供支持，觀測周期為一月一次，針對所得數據加以分析，對不足之處采取修正措施。

3）打樁定位。（1）設置GPS 定位系統。從工作機制上看，基于RTK 方式可實現對船體的實時控制，諸如位置、方向等，將所得結果呈現于計算機屏幕上。將該值與設計坐標展開對比分析，調整船體位置，無誤后方可下樁開打。（2）樁位校核。此環節主要目的在于提升樁位的精確性，設備為全站儀。

4）沉降及位移觀測。以設計圖紙為準，做好沉降與位移觀測工作。為滿足此要求，在地基上設置高程控制點，遵循的是每間隔50～60m 設置1 個的原則，總數量為11 個。關于沉降和位移觀測點的設置，較為合適的位置是碼頭后方的地面上，并采取定期觀測的方法。挖泥作業時的監測工作尤為關鍵，初期每3d 觀測1 次，后續階段以沉降情況為準做靈活調整，完成挖泥作業后評定現場穩定程度，可采取每10d 觀測1 次。沉降觀測的可行設備為自動安平水準儀，將控制點作為起算點，形成一條閉合性質的線路，求得沿線各點的高程值。關于水平位移的觀測，此環節所需設備為全站儀，以控制點為基準，評定各點與之產生的位置關系，并對比分析。

5）岸坡觀測。（1）關于沉降位移觀測點的設置，具體方式為沿碼頭縱向設置，彼此間距控制為100m。（2）提出如下幾點觀測要求：初期加大觀測頻率，采取1d 觀測1 次的方式，結束所有樁基施工并且達到相對穩定的狀態后（通常需經過5d），即可終止觀測。在此過程中，若變形曲線表現出變陡的趨勢，需暫停施工作業，并加大單日觀測次數，針對特殊區域采取針對性觀測措施。確定控制標準，即沉降≤10mm/d，位移≤4mm/d，整個階段產生的總位移≤30mm。

6）測量資料管理。經測量后匯總資料，涉及的方面較多，如控制點驗收資料、放樣信息、施工以及竣工階段各自對應的測量資料、儀器檢驗情況等。生成的資料應具備可保存的能力，以免出現資料遺失現象。部分資料需進行備案或交由專業人員審批，此類工作均要落實到位，且要嚴格遵循特定程序來展開。

4 GPS-RTK技術在港口碼頭測量中的應用

4.1 創建基準站

此項工作是實現RTK 測量的關鍵，確定參考點的合適位置，其應當在地勢較高處，并滿足交通便捷的要求，以便提升衛星信號的收發效率。

4.2 設定轉換參數

此處采取相對坐標與相對高程的方式。具體操作方法為：在基準站設置儀器，根據實際情況輸入儀器斜高參數，使其存儲于接收機中，啟動藍牙通信，實現與電臺的穩定連接，給予一個虛擬的坐標后得到轉換參數，獲得該值后將其載入，后續即可生成相對坐標。結束基準站的設置工作后，基于相同的方式設置流動站，經配置且無誤后，檢驗2 臺流動站的工作狀態，要求采集的數值應足夠準確。

從實時RTK 測量工作來看，所得結果與數據鏈性能存在密切的關聯，且均為獨立觀測的方式，考慮到數據的可靠性要求，必須在觀測前做好準備工作，即對已知點比測，基于此途徑分析基準站和移動站參數配置情況，并評定數據鏈通信的穩定程度。要求檢測時間相對較長，以更為準確地分析儀器工作狀態，提升檢測結果的可靠性。

4.3 內業成圖

需明確的是，外業RTK 測量文件采取的是特定的數據庫文件格式，其特殊性在于無法被成圖軟件調用。基于此，應啟用“導出”功能，將項目文件載入計算機中，經轉換處理后使其成為通用格式，并在CASS 繪圖軟件中打開，綜合參考外業草圖，高效完成縱斷面成圖作業。

4.4 灌注樁RTK與常規測量的比較分析

在施工定位中，按照監理和甲方的技術要求，采用全站儀進行施工定位放樣，但受施工場地空間限制，加之運輸車輛比較多，鉆探機器分布比較密集，測量定向通視常常被遮擋，嚴重影響施工進度。同時，由于施工現場地質條件影響，現場基準點可能分布在較遠區域，在灌注樁施工區域受地質因素影響常常發生位移和沉降，不適合加密控制點，進而影響工程常規定位精度。為了按時保質保量地完成工程施工的需要，采用新的方法和技術RTK 進行施工。在使用RTK 測量時，應采用帶簡易腳架的對中桿，以提高對中的精度。為了提高施測精度儀器采用雙星GPS，其可以有效地提高衛星觀測數量，并且對2 套衛星進行互檢校正。在建設方提供的控制點的基礎上進行RTK 測量，并且采用全站儀進行檢查，發現其平面位置可以滿足精度要求，但高程精度達不到技術要求?？紤]到灌注樁后期破樁頭需要采用水準儀精確標定高程，所以，對高程的精度可以放寬到±30mm。

5 結語

RTK 技術的適用性較強，在科技水平逐步提升之下，其在測繪工作中取得了一系列成果，能夠為港口碼頭的測量提供技術支持，確保各環節施工作業的可靠性。對于技術人員，則要突破傳統技術的束縛，從行業內積極學習先進技術，將其靈活應用于工程中，助力工程事業的發展。