基于东莞某项目实例的GPS RTK城市工程测量技术探讨

蟊圜　ｉ　。。　。，。　，　。　。　．。　。　。。　工程技术　

基于东莞某项目实例的Ｇ　Ｐ　Ｓ　Ｒ　Ｔ　Ｋ城市工程测量　

技术探讨　

易映辉　（１．江西省第二测绘院　江西南昌　３３００４６　郑建新　２．江西省公路科研设计院　江西南昌　３３００２０）　

摘要：本文基于笔者多年从事工程测量相关工作经验，以笔者参与的东莞市某顷目为工程背景，探讨了ＧＰＳ　ＲＴＫ技术在城市工程测量　中的应用思路，全文详细论述了城市工程测量的具体流程和需要注意的细节，是笔者长期工作实践基础上的理论升华，能直接用于指导实。　关键词：ＧＰＳ　ＲＴＫ　城市工程测量　基准站　测区转换参数　中图分类号：ＴＢ　２　２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４－－０９８Ｘ（２０１　ｏ）ｏ６（ａ）－００９０－－０２　

１实时差分ＧＰＳ测量技术　

差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）是最近几年发展起来　

的一种新的测量方法。实时动态（Ｒｅａｌ　Ｔｉｍｅ　

Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ简称ＲＴＫ）测量技术，也称载波相　位差分技术，是以载波相位观测量为根据　

的实时差分ＧＰＳ￣Ｕ量技术，它是ＧＰＳ￣ｆＪ量技　

术发展中的一个新突破。实时动态测量的　

基本思想是，在基准站　安置一台ＧＰＳ接收　

机，对所有可见ＧＰＳ卫星进行连续地观测，　

并将其观测数据，通过无线电传输设备，实　时地发送给用户观测站。在流动站上，ＧＰＳ　

接收机在接收ＧＰＳ卫星信号的同时，通过无　

线电接收设备，接收基准站传输的观测数　

据，然后根据相对定位的原理，实时地计算　

并显示流动站的三维坐标及其精度。　

实时动态（ＲＴＫ）定位测量系统的构成　

实时动态定位测量系统主要由以下三部分　

构成：　

（１）卫星信号接收系统任实时动态定位　

测量系统中。应至少包含两台ＧＰＳ接收机，　分别安置在基准站和流动站上。当基准站　

同时为多用户服务时，应采用双频ＧＰＳ接收　

机，其采样率与流动站采样率最高的相一一　

致　（２）数据传输系统（数据链）。由基准站的　

数据发射装置与流动站数据接收装置组　

成，它是实现实时动态测量的关键性设备。　

其稳定性依赖于高频数据传输设备的可靠　

表１基准站安置在Ｃ点的残差结果（单位／ｍ）　

点号　△ｘ　△Ｚ　

Ａ　０．Ｏ】１　０．００８　０．０２６　

Ｂ　０．Ｏｌ　８　０．００４　０．Ｏ】３　

Ｄ　０．００６　０．Ｏ１　２　０．００８　

Ｅ　０．０】２　Ｏ．０ｌ　７　０．００３　性与抗干扰性。为了保证足够的数据传输　

距离及信号强度，一般在基准站还需要附　

加功率放大设备。（３）软件解算系统。实时动　态定位测量的软件解算系统对于保障实时　

动态测量结果的精确性与可靠性，具有决　

定性的作用。　

在具体外业测量中，可以根据精度要　

求的不同，选用静态差分定位，快速静态差　

分定位，动态差分定位或实时动态差分　

（ＲＴＫ）等不同的作业模式。　（１）快速静态测量　

ＧＰＳ接收机在每一用户站上进行静止　

观测。在观测过程中，连同接收到的基准站　

的同步观测数据，实时地解算整周未知数　

和用户站的三维坐标。采用这种模式作业　

时，接收机可以不必保持对ＧＰＳ卫星的连续　

跟踪，定位精度可达ｌ～２ｃｍ。这种方法可应　

用于城市、矿山等区域性的控制测量、工程　测量和地籍测量。　

（２）动态测量　

动态测量模式，一般需首先在某一起　

始点上，静止地观测数分钟，以便进行初始　

化工作。之后，运动的接收机按预定的采样　

时间间隔自动地进行观测，并连同基准站　

的同步观测数据，实时地确定采样点的空　

间位置。目前，其定位的精度可达厘米级。　

２城市工程测量的作业流程　

２．１内业准备　

在实施ＲＴＫ外业测量前，应事先收集　测区的小比例尺地形图，必要时进行野外　

踏勘，根据城市测量的特点完成内业的准　

・备工作。主要包括以下几方面的内容：　

（１）根据工程项目，设定工程名称。（２）若　

已知坐标转换参数，则输人手簿（一般此参　

表２相邻观测点间全站仪实测和ＲＴＫ实测距离较差（单位／ｍ：　

点号　全站仪实删距离　ＲＴＫ实测距离　较蒡　

Ｔｌ０ｌ　ＴｌＯ１　９６．７５３　９６．７３９　Ｏ．∞６　

ＴｌＯ２　Ｔ】０３　ｌ：８．）９２　ｌ２８．５７６　０．０ｌ６　

ＴｌＯ）Ｔ１　¨０．５４ｆ）　¨０．Ｍ８　０．㈣８　

Ｔ１　１　３　Ｔ】１４　１４３．：５６　ｌ４３．２６０　０．００４　

表３相邻观测点间全站仪实测和ＲＴＫ实测距离较差（单位／ｍ）　

号　全站仪实测距离　ＲＴＫ尖测距离　较差　

ｌ１４．７２）　】２４．７２１　０．（ｘ】４　

２　３＝　１】８．９３ｌ　１】８．９２３　０．ｏ０８　

９：　ｌ０＝　１６４．７２９　ｌ６４．７３７　Ｏ．ｏｏ８　

１６０　ｌ　７＝　８８．７３ｊ　８８．７２ｌ　Ｏ．０ｌＯ　

９Ｏ　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　数未知）。（３）若无坐标转换参数，应整理测　

区的已知控制点资料，控制点应尽可能均　

匀分布在测区周围，使得所测点均在已知　点的包围之内，尽可能避免从一端向另一　

端无限制的外推。控制点所处的位置和周　

围的条件应符合ＧＰＳ作业的要求。（４）实施　

工程放样时，内业输人每个放样点的设计　

坐标，以便野外实时、准确放样。　

２．２求定测区转换参数　

城市测量是在地方独立坐标系上进行　的，这就存在ＷＧＳ一８４坐标和地方独立坐标　

系的坐标转换问题。　

由于ＲＴＫ作业要求实时给出当地坐　

标，这使得坐标转换工作非常重要。根据总　

体规划和工程需要，求定测区转换参数可　

按如下步骤进行：首先在测区以ＧＰＳ静态方　

式布设均匀分布的高等级ＧＰＳ控制点，获得　

各点的ＷＧＳ－８４坐标和地方坐标系下的坐　

标，刮用同一点的两种坐标求出转换参数。　

注　西，为提高转换参数的可靠性，最好选用　４个以上的点进行观测和求解，这样可通过　

多种点的匹配方案，检验转换参数的正确　

性及精度。　

２．３基准站的选定原则　

数据传输系统由基准站发射电台和流　

动站接收电台组成，它们是实时动态测量　

的关键设备。稳定可靠的数据链是动态初　

始化的前提。保持高质量的数据传输，可以　

减少整周模糊度的解算时间，大大提高工　

作效率，所以基准站的安置是顺利实施　ＲＴＫ作业的关键之一，基准站安置应满足　

下列条件：　

（１）基准站可设立在有精确坐标的已知　

点上，也可设在未知点上（最好设在已知点　

上）。（２）基准站安置应选择地势较高、视空　

无遮挡、电台有良好覆盖域的地方，城市测　量首选测区高大建筑物上。（３）为防止数据　

链的丢失和多路径效应，基准站周围应无　

ＧＰＳ信号反射物（大型停车场、大型建筑物、　

车辆拥挤的街区等），２００ｍ范围内无高压电　

线、电视台、无线电发射台等干扰源。（４）考　虑到南北极附近是卫星的空洞区，电台的　

天线应架设在ＧＰＳ接收机的北方。　

２．４　ＲＴＫ施测步骤　野外作业时，基准站安置在选定的控制　

点上，打开接收机输人点号、天线高、ＷＧＳ－　

８４的已知坐标；设置完毕检查接收的ＧＰＳ卫　

星数≥５颗。检查电台发射指示灯是否正常，　

基准站设置完成。流动站选择与基准站电台　

（下转９２页）

　垫　Ｑ：！　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎＯＩＯｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　

电量大的设备均布置在地下二层。　按照建筑功能分区及主要大容量用电　

设备的分布，变电所布置在地下层。本工程　

高度１　３　８ｍ，再加上平面距离，由变电所至　

屋顶用电设备的供电距离相对最远，一般　

不超过２００ｍ的距离，电压降一般可控制在　

规定值之内。故本建筑仅在地下层设置一　

处变电所即可。　

超高层建筑的变电所进出管线较多，　

有高压进线出线电缆，低压进出线有阻　

燃电缆、耐火电缆、矿物绝缘电缆、封闭式　

母线槽等，管线进出仅采用单一的进出　

线方式，会造成管线交叉频繁，施工及日　

后维护检修困难，并且增加了垂直安装　

空间。因此变电所地面抬高８００ｒａｍ作电缆　

沟，且可以防水侵入，同时变电所靠外墙　

布置，便于高低压管线的进出，且通风散　

热条件较好。各种电缆通过配电柜下部电　

缆沟进出，封闭式母线槽则通过配电柜　上部进出。其变电所设计高度一般为层高　

４．８ｍ。　

综合以上分析，在该建筑物地下一层　

设一处变电所，变电所包括高压配电室一　间、低压配电室三间、变压器室三间、发电　

机房一间。变电所内设有高压中置式开关　

柜、低压配电柜及ｌ　２５０ｋＶＡ变压器４台、　

１６００ｋＶＡ变压器２台。高压配电柜采用真空　

开关中置柜，低压开关选用抽出式开关柜，　

变压器采用低噪音高节能型干式变压器，　

设置强制风冷系统，接线为Ｄ，Ｙｎｌ１，防护　

等级不低于ＩＰ２０。　

另外，变压器装机密度是衡量建筑物　

是否节能的重要指标之一。根据国家爱现　

行节能标准，当空调系统采用电动压缩制　

冷时，办公建筑的变压器装机密度为　

１００ＶＡ／ｍ　。该工程约为９０ＶＡ／ｍ　的变压器　

装机密度符合节能设计标准的要求。　５　应急发电机组的选择及机房设置　

应急发电机组应根据火灾时可确保消　

防负荷供电，平时能保证除消防负荷外的　

一、二级负荷供电的原则选型，初步估算容　

量可约为变压器总装机容量的２０％。　

本工程在平时停电时，由应急发电机　

组供电的保障性负荷安装容量Ｐ　ｅ　１为　

１６３３ｋＷ，计算负荷Ｐｊｌ为１２４４ｋＷ；平时备用　

火灾时启用的消防负荷安装容量Ｐｅ为　

１６８７ｋＷ，考虑地下层首层着火为最不利情　

况时，需要启用的消防负荷安装容量为安　

装容量Ｐｅ２为ｌ　４　３６ｋＷ，计算负荷Ｐ，，为　

ｌ３７４ｋＷ。Ｐ．，＞Ｐ　即消防时确保计算负荷　

大于平时保障性负荷，因此以消防时确保　

负荷作为选择应急发电机组的依据合理。　

应急发电机组的功率按下式计算　

Ｐ＝ｋＰ　２／ｎ　式中：　

＿应急发电机组的功率ｋＷ；　

肖防负荷设备的计算容量ｋＷ；　

，７——发电机并联运行不均匀系数一　

般取０．９，单台取１；　

五——可靠系数，一般取１．１。　

因此，可初步选择一台１　５００ｋＷ或两台　

８００ｋＷ的应急发电机组作为应急电源使　

用。再按照由其供电的最大单台或成组电　

动机启动的需要及母线容许的压降对其及　

进行校验：　

Ｐ≥Ｋ＊Ｐｄ，式中：　应急发电机组的功率；　

肛最大一台电动机的额定功率；　

最大一台电动机的启动倍数（依据　

《民规》第９．２．２条规定，母线允许压降为　

ｌ５％，星三角启动方式时，Ｋ值为２．３）。　

Ｋ＊Ｐｄ＝２．３｝１　５０＝３４５ｋＷ，小于８００ｋＷ，　

故，选用一台１　５００ｋＷ或两台８００ｋＷ的应急　

发电机组作为应急电源使用均可满足要　工程技术　

求，但是在进行经济投资比较后，单台１　５００　ｋＷ的投资远远大于两台８００ｋＷ的投资，且　

如果在小面积范围能停电时，可以启动单　

台８００ｋＷ发电机组为其供电，避免浪费，因　

此最后设计方案确定为采用两台各种物理　

参数相同的８００ｋＷ应急发电机组，发电机　

启动时，可以先启动一台机组，待其满载时　另一台并车启动。机房的设置考虑到柴油　

发电机组的进风、排风、排烟等情况，如果　

有条件时机房宜设置在首层。但超高层建　

筑造价昂贵，使用者更希望能有尽可能多　

的地面使用空间，因此机房一般设在地下　

层。根据《高层民用建筑设计防火规范》规　

定，高层建筑发电机房可布置在建筑物的　

地下一、二层，不应布置在地下三层及以　

下。综合以上因素平衡考虑，该工程在地下　

一层变电所旁设柴油发电机房。　

６结语