手持GPS和戶外助手App在“樹頂漫步”規劃設計中的運用

鄧天明

陜西星光工程設計有限公司 陜西 西安 716000

“樹頂漫步”青少年生態文明科普教育基地，該項目集互動、體驗、科普為一體。在建的項目有森林科普創意觀光教學點、互動體驗棧道、叢林穿梭體驗滑道、森林特色樹屋、滑雪場、迷宮玉米、青少年森林運動基地、兒童青少年森林拓展中心、殘障人士拓展訓練中心、自然科學課外實踐基地[1]。

2015年初，“樹頂漫步”青少年生態文明科普教育基地，開始實地規劃設計工作。我帶領團隊人員進入“樹頂漫步”擬建規劃營地，開始最初的規劃設計和場地建設。在手機沒有信號，山高林密的原始森林里，進行規劃設計和方案的落實是有相當大的難度的。由于項目的實施地在戶外，原始森林。團隊中位置多以停車場、幾公里、大榆樹、鷹嘴崖等來闡述。為了解決場地定位的難題，通過適用智能手機的戶外App軟件，找到最適合的戶外助手App。由于該軟件地圖需要網絡支持，有時山高林密的地方沒有辦法正常使用。為解決這個問題，采用Garmin手持GPS機[2]。

手持GPS具備專業面積測量功能（航跡、航線、等寬測量模式）。

戶外助手App是一個戶外運動必備手機軟件，包含了測距、軌跡、指南針等。

手持GPS和戶外助手App兩個相互結合，相互驗證比較，為項目精確的采集和定位提供了可靠的數據來源。

1 營地規劃用地占地量測的應用

根據擬建項目的規劃用地，在同林場和當地政府進行土地征遷量測工作中。最初的幾個地塊采用皮尺量、手持手持GPS、戶外助手App、全站儀測量共同量測[3]。土地丈量工作效率方面：數據最快，用人最少的是手持手持GPS、戶外助手App；接下來是全站儀；最慢，用人最多的是人工皮尺丈量。數據準確性方面：計算出來的數據在0.5%左右，其中尺子量測面積最大，全站儀測量最小，手持手持GPS和戶外助手App數據數據誤差在0.2%。其中坡地和平地誤差最大。現在土地確權都采用RTK進行測量定位，采用國家規定坐標系。占地上村民和林場能夠接受平面投影面積的取用。村民能夠接受 手持手持GPS和戶外助手App現場采集的占地面積。經過實地檢驗測量誤差后，后續的土地量測全部采用手持GPS和戶外助手App共同量測。并且將數據庫文件整理后，形成了準確完善的項目規劃占地文件。對地塊進行編號后，規劃設計在各地塊完成規劃設計工作后，實時將規劃方案及構筑物控制點發到戶外助手App內，便于后續工作的開展。

2 營地規劃現場調查和場地平整

根據1:10000地形圖，在圖上找出平緩寬闊的地域，將現實的網格控制坐標和手持GPS定到同一坐標系后，將準備調查的大概范圍控制點記錄下來，再根據手持GPS的點位導航功能尋找擬規劃地塊。

找到擬建場地后，運用手持GPS的面積記錄功能，沿項目范圍走一周后，記錄下行走軌跡和地塊面積[4]。在內業處理數據的時候能夠將該數據直接導入到谷地圖上看，也可以在CAD圖上布置。

運用手持GPS的點位標記功能，將圖上定好的位置在實地現場放出后，施工機械進行場地清表，場地平整后，用鋼尺進行構造物基礎測量放樣。

在這個工程實例中對于占地較大的構筑物場地規劃設計、場地平整等工作可以直接采用手持GPS定位。清完表后，在平整好的場地上能夠方便準確的進行下階段的工作。

3 “樹頂漫步”觀光塔棧道的初步設計和數據采集

觀光塔棧道采用無障礙通道設計，全線采用最大縱坡6%控制。

根據塔的建設特點，在擬建棧道的坡面現場進行選線拉坡，記錄每一處變化點。記錄手持GPS高程數據。

將數據導入計算計后，及時進行拉坡處理，根據數據計算坡度是否滿足無障礙通道縱坡6%要求。合格后，在現場采用皮尺加水準儀的方案進行擬建棧道基礎放樣處理，根據棧道頂數據高程反算：棧道支柱高度、地埋基礎深度。

在這個工程實例中方案可行性調查是核心，手持GPS的平面誤差可以滿足要求，縱斷面高程以坡度控制。根據爬升高度計算出最短長度后，根據內業設計，直接以施工高度現場反推支柱高度、地埋基礎深度。整個工作和工序快速有效的完成，保證使用功能的前提下，手持GPS做為輔助手段和數據采集工具，為施工放樣提供建設性控制數據。由于手持GPS平面位置的誤差，在實際施工放樣過程中，將該部分誤差設置休息平臺，以平坡來消化平面誤差。戶外助手App的數據采集和控制功能比手持GPS更好用，由于手持GPS記錄路線數據時無法有效斷開，會存在往返線，在內業數據處理時會增加工作量。

手持GPS的優勢在沒有網絡信號時也能正常工作，戶外助手APP地圖的下載和數據的傳輸則依賴于網絡。

4 “樹頂漫步”滑道初步設計和數據采集

在滑道實施過程中，設計師根據1：10000地形圖初步方案出來后，將路線數據導出后傳至戶外助手App。在現場沿滑道設置路線行進，記錄節點控制位置數據，及沿線地質不適宜實施路段后，反饋給設計師。調整后的數據重復現場踏勘，滿足實施要求后。組織測量隊對擬建項目路線點進行測量，并打控制定位樁，反饋數據至設計師，設計師根據實地地面數據完成最終施工圖設計。給現場提交貝殼基礎設計圖紙，給生產廠家提供逐樁立柱、支柱長度。現場完成貝殼基礎施工后即可進行安裝施工。滑道實施過程中戶外助手App充當方案放樣測量，初步設計復核測量的工作。減少測量隊動用全站儀或者RTK次數。在山高林密的環境中減少了前期的投入人數和測量設備的使用。提高了效率，減少成本。在滑道施工中，前期踏勘可以使用手持GPS，在二次方案復核的時候就要用到戶外助手App，因為戶外助手App能夠快速的將CAD設計數據準確的導入軟件，并馬上就能夠進行現場放線。手持GPS要將CAD數據導入就比較復雜，一組數據處理到導入需要半小時，且必須經過電腦數據線導出、導入數據。因此在項目中戶外助手App的使用率遠遠高于手持GPS，且智能手機普及率高，使用方便，戶外助手App的使用在施工現場很好的解決了位置定位的難題，項目中多以擬建項目的名稱命名地塊，如：森林旅館、觀星樓、卡丁車展館、卡丁車賽道等。

5 “樹頂漫步”卡丁車賽道初步設計和數據采集

在卡丁車賽道實施過程中，“樹頂漫步”請省內資深賽車手，現場選線定線。溝通和實施過程中，專業選手的體量感和根據現場實際情況因地制宜的設計出最會理趣味性最高的賽道。在現場放線是采用塑料繩單邊布線的方式。在這個專業車手設計的賽車道的現場，我通過戶外助手App的記錄路線定位功能將路線完美的記錄下來。內業時在圖上還原后，發現整個卡丁車賽道完美的詮釋了設計來源于生活，通過恢復路線中線后，彎道加寬，豎曲線順應地形地貌。實際施工中并沒有完全按照最初設計來，減少測量隊動用全站儀或者RTK次數。在山高林密的環境中減少了前期的投入人數和測量設備的使用。提高了效率，減少成本。在滑道施工中，前期踏勘可以使用手持GPS，在二次方案復核的時候就要用到戶外助手App，因為戶外助手App能夠快速的將CAD設計數據準確的導入軟件，并馬上就能夠進行現場放線。手持GPS要將CAD數據導入就比較復雜，一組數據處理到導入需要半小時，且必須經過電腦數據線導出、導入數據。因此在項目中戶外助手App的使用率遠遠高于手持GPS，且智能手機普及率高，使用方便，戶外助手App的使用在施工現場很好的解決了位置定位的難題，項目中多以擬建項目的名稱命名地塊，如：森林旅館、觀星樓、卡丁車展館、卡丁車賽道等。

總結

由“實時樁號系統”的組合（電腦軟件：AutoCAD、谷地地理信息系統（GoodyGIS）；智能手機軟件：戶外助手App）。路線kml文件導出，在項目實際使用中，從CAD數據到谷地樁號kml文件生成也就是3-5分鐘。戶外助手app能夠直觀的提供現場樁號位置，方便施工管理、技術人員現場施工控制。隨身攜帶的樁號顯示，方便的為施工現場提供統一的控制體系。在實際使用中大大減少了施工現場樁號標識丟失，無法進行施工指導的尷尬；大型的場地平整中通過戶外助手App提供的樁號位置，有經驗的技術員能夠完成場地初步平整、清表等施工作業，減少因為無樁號，不能開始工作的機械人員窩工。

曾經最優秀的公路工程技術人員能夠一口報出所處位置的樁號（誤差在20m-50m之間）；現在我公司普遍使用“實時樁號系統”的施工現場具有準確的樁號標識（誤差在2m-5m之間），準確的應用于場地的平整、原材料的堆放；軟基、滑坡等病害上報樁號、位置的準確性，極大的提高了公路工程施工現場的管理控制準確性和統一性。施工事件樁號匯報制度的落實（如：沒有使用系統前以三道窯子……十道窯子；大榆樹、石崖畔等地形特征點作為參照物），避免了因位置理解錯誤給施工管理造成損失。極大的提高了企業形象和管理水平。

對“實時樁號系統”在施工中能夠指導施工生產，提高工作效率的應用，應該積極的推廣！