一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法

摘要

本发明具体涉及一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法。其具体方案如下：首先在高层建筑外围测区地面两个已知坐标的测区控制点上架设GPS接收机，在高层建筑顶层上任意标记至少两个未知坐标的楼层控制点A和B，并在A、B点上架设GPS接收机；其后同步观测30～45分钟，通过观测到的数据测算出楼层控制点A、B在施工坐标系中的坐标并将坐标数据传输至全站仪；随后在楼层顶面上架设全站仪，在全站仪中输入待放样点在施工坐标系中的坐标，最后通过全站仪的激光照准待放样点具体位置。本发明的优点是，不受观测孔限制，测量和放样的精度较高，操作简便，工作效率较高，本方法的扩展使用性强，可用于其他不同的工程项目中。

说明书

技术领域

本发明属于建筑工程施工技术领域，具体涉及一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法。

背景技术

建筑工程施工测量贯穿于整个建筑施工的过程，放样方法和精度对建筑工程质量和工程进度都起着十分重要的作用。

施工放样是把设计图纸上工程建筑物的平面位置和高程，用一定的测量仪器和方法测设到实地上去的测量工作，亦称为施工放线。施工放样具体是根据建筑物的设计尺寸，找出建筑物各部分特征点与控制点之间位置的几何关系，算得距离、角度、高程等放样数据，然后利用控制点，在实地上定出建筑物的待放样点，并据此施工。

目前，建筑工程中施工测量工作一般是将平面和高程分开进行的。在高层建筑施工中，平面基准传递的常用方法有：吊锤法、经纬仪斜投测法、激光测量法、经纬天顶仪以及天底仪竖向投测法等。其中吊锤法是较为传统的方法，具有设备简单、操作简便的特点，但是精度较低，测试时容易受气候、风等因素影响；经纬仪斜投测方法精度较高，操作简便，施测速度较快，但是投测倾角不宜大于45°，否则将引起较大误差，并不适合高层建筑物的施测，同时施测工作及精度受天气影响较大，不宜在风雨雾等不良气候下作业；激光测量法、经纬天顶仪以及天底仪竖向投测法这几张方法都具有测量精度高、方法简便，施测速度快的优点，是现阶段高层建筑常用方法，但是需要在各层面预留观测孔并保持观测孔畅通，当视线受阻，超过一定高度或自然条件不佳时，施测就无法进行，局限性较大。

由上可知，常规建筑的施工测量方法在高层建筑或超高层建筑中的应用已经较难满足规范要求以及测量精度。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法，该定位测量方法通过GPS接收机测算出楼层控制点在施工坐标系中的具体坐标，并通过全站仪来照准待放样点在楼层顶面上的具体位置，以达到精确测量和放样的目的。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法，具体用于确定高层建筑任意层待放样点的平面位置放样，其特征在于包括如下步骤： ①在高层建筑外围测区地面设置至少两个已知坐标的测区控制点，并在高层建筑顶层上任意标记至少两个未知坐标的楼层控制点A和B； ②施工时，分别在所述的测区控制点以及楼层控制点A和B上架设GPS接收机并对中，同时开启所述GPS接收机，同步观测30～45分钟； ③采集所述GPS接收机上的观测数据并传输至计算机进行基线解算以及平差计算，通过所述已知坐标的测区控制点算得所述楼层控制点A和B的在施工坐标系中的坐标，同时将所述楼层控制点A和B在施工坐标系中的坐标传输至全站仪中； ④在所述的楼层顶面上架设全站仪，采用已知点设站或自由设站方法均可； ⑤在所述的全站仪中输入待放样点在施工坐标系中的坐标，通过所述的全站仪找准待放样点的坐标并用激光指示，最后在所述激光指示点处刻线标记出所述的待放样点的精确位置。

所述的测区控制点上埋设具有强制对中装置的混凝土或钢质结构观测墩，所述的GPS接收机固定架设在所述观测墩上。

所述的测区控制点覆盖整个施工区域，测区控制点与所述的高层建筑间的距离大于300米。

当所述的楼层控制点A和B在楼层上的具体位置选定之后，对准所述的楼层控制点喷漆或埋设水泥钢钉以作标识之用。

步骤④中当所述的全站仪架设采用已知点设站法时，将所述的全站仪安放在楼层控制点A处，并将一棱镜架设在楼层控制点B处，以使所述的全站仪坐标系统与施工系统的坐标一致。

所述全站仪放样方法采用极坐标法。

步骤④中所述的全站仪架设采用自由设站法，将所述的全站仪架设在所述楼层顶面的任意点处，并通过测算与所述楼层控制点A和B之间的距离以计算出全站仪的架设点在施工坐标系中的坐标。

本发明的优点是，不受楼层观测孔限制；控制点精度高，误差不会累计传递；实现了数字化智能测量、放样，减少人为误差；同时放样目标自动照准、并有激光指示；操作简便，工作效率较高，本方法的扩展使用性强，可用于其他不同的工程项目中。

附图说明

图1为本发明的施工区域平面图；

图2为本发明中测量楼层控制点坐标时的平面示意图；

图3为本发明中测量楼层控制点坐标时的工作示意图；

图4为本发明中的观测墩示意图；

图5为本发明的喷涂用标识板；

图6为本发明的楼层放样点示意图；

图7为本发明中的施工坐标系以及轴线坐标系；

图8为本发明中的全站仪已知点设站法示意图；

图9为本发明中的极坐标放样方法示意图；

图10为本发明中楼层模板线调整放样示意图；

图11为本发明中的全站仪自由设站法示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-11，图中标记1-11分别为：楼层顶面1、GPS接收机2、GPS接收机3、GPS接收机4、GPS接收机5、强制对中器6、观测墩7、标识板8、放样点9、全站仪10、棱镜11。

实施例一：如图1所示，本实施例以上海浦江经适房PC项目为例，具体涉及一种用于高层建筑的GPS高精度定位测量方法。在项目开始实施前，测绘权威机构为该项目提供测量用的高等级测区控制点四个，具体为GPS1、GPS2、GPS3以及GPS4，所述的四个测区控制点的分布覆盖了整个施工区域。

如图2-9所示，本实施例的实现具体包括如下步骤：

①首先选取GPS1和GPS2两点作为高层建筑外围的测区控制点，并在高层建筑的楼层顶面1上任意标记两个未知坐标的楼层控制点A和B，其中这两个测区控制点坐标已知，由测绘院权威机构提供，楼层控制点A和B应尽量布设在互相通视的地方。

②其后在测区控制点GPS1和GPS2处架设观测墩7，观测墩7的材料可以选择钢筋混凝土结构或者钢质结构，在观测墩7的顶端设置有GPS接收机4和GPS接收机5，所述GPS接收机与观测墩7之间设置有强制对中器6，用以对GPS接收机4和GPS接收机5的强制对中；同时采用一个镂空的三角形标识板8并喷涂油漆在楼层顶面1上用以标记楼层控制点A和B，或者采用埋设水泥钢钉以作标识之用，当楼层控制点A和B被标记之后，在其上架设GPS接收机2和GPS接收机3。其中GPS接收机采用徕卡GPS双频接收机，其标称精度达3mm+0.5ppm。

③开启所述GPS接收机2、GPS接收机3、GPS接收机4和GPS接收机5，同时进行静态观测，同步观测时间为30分钟左右，然后将所述四台GPS接收机观测到的数据传输至计算机使用Leica Geo Office软件进行基线处理和平差计算，通过测区控制点GPS1和GPS2的已知坐标计算出楼层控制点A和B的坐标，将其转换至在施工坐标系中的平面坐标并传输至全站仪中。

④使用传统吊钢尺方法引测楼层顶面1的高程值。

⑤采用已知点设站法在楼层顶面1上架设全站仪10：将全站仪10架设在楼层顶面1上的楼层控制点A，将棱镜11架设在楼层顶面1上的楼层控制点B，完成设站定向，配合步骤④中引测的楼层顶面1的高程值，使全站仪10的坐标系统和施工坐标系统保持一致，其中全站仪10所采用的是高精度的全站仪徕卡TS30，其测角精度是0.5″，测距精度是1mm+1ppm。

⑥楼层顶面1上的待放样点具体为每个柱中心点，根据施工设计图纸，通过徕卡COGO程序计算出楼层顶面1上每个柱的中心坐标（即放样点9的坐标），使用CF卡或者数据线等途径将放样点9在施工坐标系中的坐标上传至全站仪10中。如果楼层没有特殊变化，第一层放样点9的坐标（即柱中心坐标）可沿用至该楼的各个层面。

⑦放样：放样采用极坐标法，楼层控制点A、楼层控制点B以及放样点9(即点C)在施工坐标系中的坐标已知，因此可测算出线预先算得之坐标方位角度α，再由楼层控制点A测设距离到放样点9（即点C），该计算在全站仪10中自动完成；施工时全站仪10实时显示角度差△Hz和距离差△d，全站仪10自动转至AC连线方向，移动放样棱镜11，当距离差△d为0时即是放样点9（即点C）设计坐标对应的实地位置，此时在放样点9（即点C）处有红色激光指示，方便定位出放样点9。

为达到测量定位和放样定位的高精度，以下为在测量和放样过程中所需注意的事项：

测区控制点周围环境应尽量开阔，保证高度角15°以上无遮挡；点位埋设质地坚硬 ，避免沉降以及重型车辆等通行挤压变形；离开高压线、通信无线发射源200米。

楼层控制点应该尽量布设在互相通视的地方，并且架站点与放样点也应保持尽量多的通视。

在进行GPS静态原始数据采集时，相应楼层上空应避免塔架行车，以防止GPS卫星信号受到干扰。

实施例二：如图10所示，使用实施例一中的方法对楼层模板线调整放样，首先使用GPS接收机将测区控制点引测至楼层顶面1上的楼层控制点A和B，然后架设全站仪10，使用全站仪中的参考线程序将模板线的实际位置刻画出来，如图中模板线aa和bb，最后工人根据刻画线调整模版至正确位置即完成。

实施例三：如图11所示，在实施例一中全站仪10在楼层顶面1上的架设采用已知点设站法，在本实施中将采用自由设站法。楼层顶面1上的楼层控制点A和B的平面坐标和吊钢尺引测的楼层顶面1的高程值已测量得知，使用全站仪10中的后方交会程序测得全站仪10在施工坐标系中的平面坐标，并且同步完成全站仪10的定向；考虑到直接量取全站仪10的仪器高度不够准确，故使用全站仪10的高程传递程序，将楼层顶面1的高程传递到全站仪10的中心。至此全站仪10处于施工坐标系中，其后便可进行放样施工。