G P S测量技术在大型土石
方工程中的运用
Revised by Liu Jing on January 12, 2021
G P S测量技术在大型土石方工程中的运用
摘要 [摘要]
本文介绍了GPS测量技术在大型土石方中发挥的作用，分析了GPS测
量技术在大型土石方工程测量工作中发挥的优势。
并以实例讲述了GPS
测量技术在大型土石方工程中的运用。
关键词：GPS；土石方；测量
1 引言
随着我国经济建设的深入 , 在各地的土地开发项目中 , 多数需要土地平整 , 土石方的测算必不可少 , 对工程设计和造价预算起着至关
重要的作用。
土地平整测量外业常采用水准仪、经纬仪和全站仪等
测量仪器 ,内业计算有方格法、等高线法、断面法和数字高程模型(D i git a l E l eva ti on Mode l , D E M ) 法等方法。
在同样精度要求下 ,采用不同的测量方法会有不同的效率 ,选择合适的测量方法
有利于提高效率 ,节省时间 ,甚至可以减少纠纷。
具体采用什么方法
根据实际情况和施工方要求确定。
GPS-RTK技术近年来得到了快速发
展 ,并日趋成熟 ,已逐步应用于工程测量的各个领域 ,用于土方测量更
是极大地提高了效率。
2GPS的定义
（Global Positioning System）全球定位系统(GPS)是20世纪70
年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。
由(1)地面控制部分（由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、
地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收
集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成）；(2)空间部分（由24颗卫星
组成，分布在6个道平面上）；(3)用户装置部分（主要由GPS接收机
和卫星天线组成）三部分构成。
具有(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三
维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能的特点。
3 GPS的运用
1．土方测量方案的确定
在武汉天河机三期F2标的土石方工程中 ,应用GPS-RTK 1+2模式
进行土方测量 ,取得了较好的效果。
该项目中 ,业主要求土方测量采
用方格网的方法测量 , 要求采集的高程点严格按 20 m × 20 m 的方格
分布 ,并且给出了已经画好方格网的测区电子图。
测区面积大约1158400 m2, 大致呈西南至东北方向条形分布 , 西南至东北长1200 m ,
东南至西北最长1040 m , 测区范围较大 , 按 20 m ×20 m 方格网划
分 ,需测量点位将近3000 个 , 并且要首先确定每个方格网点的位置 ,
由于场区位于江汉平原东部边缘，属低垄岗倾斜平原，场区为丘陵地，
地形波状起伏，水塘星罗棋布，相当于长江三级阶地，工作量较大 , 且
工期很紧 ,选择一个最佳的测量方案至关重要 ,我们对如下方案进行了
比较。
( 1 )应用常规全站仪测量 ,将各点放样到实地 , 并采集坐标。
这种
方法操作简单 ,仪器要求不高 ,但是受通视和距离影响较多。
一般的等
高线法、数字高程模型法的土方测量中 , 效率较高 , 但在此项目中 , 不太实用。
若采用业主要求的方格网法 , 首先要在电子方格网图上采
集每个网格点坐标 ,外业要放样到实地 ,然后采集各点的三维坐标 , 工
作繁琐 , 效率低下 , 所以暂时放弃全站仪测量法。
( 2 ) 利用GPS-RTK测量技术 , 用常规放样模式将各网格点放样到实
地 , 同时采集各点的三维坐标。
这种方法不受距离和通视限制 , 且测量速度和精度较全站仪测量有所提高，全天候不受时间限制 ,但同样面临相同的问题 ,必须内业量取各格网点坐标 ,外业逐个放样并采集 ,还是不能达到提高效率的要求。
( 3 ) 因 R TK有放样直线的功能 , 即能放样一条直线到实地。
利用这一功能 , 将方格网分解成一条条直线 ,每条线上隔 20 m 一点 ,测量时以线为单位测量 ,这样 ,既省去了内业逐个量取格网点工作 ,外业也不必逐点放样 ,大大提高了效率。
另外我们采用 R TK 1 + 2模式 ,增加流动站数量 ,提高了工作效率。
2. 实施过程
在本项目中采用中海达V30GPS基准站 + V30GPS接收机。
中海达V30GPS基准站 +集成GPS主机、天线、电源、 R TK数据链电台 ,并利用蓝牙技术在接受机主机和手簿之间进行数据交换 ,是完全无线 ,一体化 GPS接收机 ,给外业测量带来极大的便利。
中海达V30GPS基准站 +V30GPS接受机 RTK 测量精度（1）静态、快速静态精度：平面：±(2.5＋1×10-6D；高程：±(5＋1×10-6D) m;（2）动态精度：平面：±(10＋1×10-6D) mm；高程：±(20＋1×10-6D) mm,完全满足土方测量的要求。
整个作业流程如下。
( 1 )前期准备 : 根据实际情况 ,沿东南至西北方向（即跑道垂直方向）划分测线, 沿西南至东北方向（即跑道方向）划分测线,。
然后在电子图上画好测线标出PH值 , 供外业查询和检核使用 , 如下图所示。
其中测线号由P或H加测线的PH坐标组成 , 如 H32表示此条线的H坐标均为32，P102表示此条线的P坐标均为102，他们的交点即我们需要采集高程的20方格网点。
我们可以把数据从CAD中以.xls格式导出，转换成.dat格式，再用.dat 的格式导入手薄进行放样然后再采集；也可以直接从手薄查看坐标采集
数据，每隔一段时间查看是否采漏数据，我们利用的后种。
( 2 )现场测量。
配备 3台GPS接受机到现场 ,其中 1台作为基准站 ,其余 2 台为流动站，分两组同时作业。
测区事先已做好了控制网 ,我们在地势较高、通视较好、辐射范围最广的地方架设基准站 , 设置好各项参数 ,校正好点，测量即可开始。
对于流动站 , 启动后 ,我们延
着一条符合业主要求的整桩号直线测，根据测线图每走20米采集一个点的三维坐标 ,直至一条直线上需要采集三维坐标的点采集完再进行下一
条直线上点的三维坐标采集。
( 3 ) 外业完成后 , 将数据从手薄中导出 , 做必要的编辑 , 利用cass 或其他软件计算土方量，我们利用的是南方cass中的方格网法土方计算计算土方。
这样既方便快速又直观。
3．对工程建设产生的影响
GPS具有全天候、全球覆盖、三维定速定时高精度、快速省时高效
率的特点，这样就能更好的实时的对工程质量和工程成本进行监控，工
程量进行统计。
如对同一个点填土前后的高程观测，来监控层厚进行质
量控制；对挖填方进行统计得出外借土方量，及时解决土源问题来进行
成本控制；实时对已完工程量和尚剩工程量统计来进行进度控制等。
GPS-RTK的高效性使工程状况更加清晰明了的呈现在我们面前，这样工程
的质量、成本、进度都有了较好控制工程就能更好的向着预期目标发
展。
4．注意的问题
在此 RTK土方测量项目中 ,需要注意以下几点 :
( 1 )X坐标存在负值，在校点时一定要注意正负号。
( 2 )各方格网点坐标系统要与架设基准站的控制点坐标系统一致 , 由
于业主给的图上的坐标大都标记的为PH坐标, 而 RTK中为XY坐标 ,以
至于容易出错，所以要每采集一些数据后进行检查。
( 3 )流动站的参数设置一定要与基准站的参数设置一致 ,特别是电台通
道 , 要用同一通道 , 否则无法接受信息；同时也要注意不要连接到其
他施工单位的基准站上去了，本次GPS-RTK 1 + 2 测量模式 2个流动站
的设置尤其要注意这点。
( 4 )由于中海达V30GPS基准站 + V30GPS接受机为无线一体机 ,主机与
手簿之间的信息交换通过蓝牙来实现 ,每次手簿设置参数或与原来的连
接断开时 , 都要重新寻找蓝牙设备 ,与之建立连接 ,每个手簿一定要选
择和自己相应的接受机 ,否则可能产生很多麻烦 ,尤其几个主机在一起
时 ,容易出现混乱。
( 5 ) 如果某些地区因建筑物或树木遮挡而无信号 ,此时格网点坐标无
法采集 ,可在附近不远处采集与之等高的点 ,内业处理一下 ,也可以沿
同一方向测量一点 ,用内插的方法确定方格点高程 ,这样做对土方的测
量精度的影响不是太大。
5．结语
通过整个测量过程可以看出 , 使用GPS-RTK1 + N 模式 ,进行土方
测量 ,效率很高 ,并且降低了劳动强度 ,缩短了工期。
在质量、成本和
进度控制方面也更快速有效。
对土方工程是否能的高效率、高质量的完
成有着深远的意义。
当然 , 如果在遮挡物较多 , 卫星信号不佳的地方 ,
GPS-RTK还是有所局限 , 此时可以和全站仪结合使用 , 取长补短 ,达到最好的功效。
参考文献
[1]《工程测量规范》（GB 50026-93）
[2]周建郑《工程测量》黄河水利出版社
[3]武汉天河机场三期扩建工程飞行区场道工程WHTH-F2标段施工合同
蔡江
2014年2月8日。