PDF《基于 GPS-RTK 高程的海上打桩桩顶标高优化处理》

1 GPS- RTK 实时打桩定位系统简介 本系统利用 GPS ( RTK) 技术,在岸上设置基 准站,在打桩船上安置 GPS 相当于流动站,以此来 测定打桩船的位置. 本系统在打桩船上安装三台 GPS 天线、两台测

70 工程勘察 Geotechnical Investigation &

Surveying

2013 年第

4 期 距仪、一台双轴倾斜仪、一台监控器,利用三台GPS 测量打桩船上三点的三维坐标,以此获取打桩 船的位置和反算其姿态,并可同倾斜仪对船的姿态 进行检核.利用两测距仪实时获取桩相对于船的位 置,从而由船上的 GPS 坐标推算出桩中心坐标.在 两测距仪之间安置有一台监控器,通过监控器观测 红色激光点 ( 以下简称 红点 ) 处的桩身刻度, 获取桩顶相对于测距仪的相对高,利用三台 GPS 传 递给测距仪红点的高程即可反算桩顶标高,整个打 桩定位系统如图

1 所示. 图1GPS-RTK 实时打桩定位系 为方便 数据处理,在打桩船上建立船固坐标系,以过 GPS2 和GPS3 连线为 Y 轴,以过替打中 心并垂直于 Y 轴的直线为 X 轴,船体水平时,过某 点的水平面为船体高程基准面,如此建立了打桩定 位系统中的船固坐标系 [2] .利用三台 GPS 在船固坐 标下的 坐标和实测WGS-

84 坐标,可解算GPS 的WGS-

84 坐标和船固坐标的转换关系,施工中的工 程坐标系同 WGS-

84 坐标系的转换参数可在岸上测 量解算,则这三种坐标系之间可互相转换.在本系 统中根据测量的桩位中心在船固坐标系下的坐标, 利用坐标转换得到工程系下的桩位坐标. 本系统利用 GPS-RTK 技术,将施工坐标与船固坐标联系起来,同时利用 RTK 的实时性,获取 桩在船固坐标下的实时坐标并将其转化为工程坐标 系下的实时坐标,最后通过计算机的可视化显示, 为打桩定位提供参考.

2 桩顶标高的优化处理方法 2.

1 桩顶标高系统误差的探究 ( 1) 利用船体高探究标高系统差 为探究打桩软件中的桩顶标高是否有系统差的 存在,在岸上架设仪器监测船上某点的高程变化情 况,同时通过打桩定位系统获取该点的一套对应实 时高,两者比较即可判断是否有系统差的存在. 基于上述想法,在江苏靖江一码头工程中,利 用上海港务工程公司 桩2号 打桩船的工程数据 来分析说明.在岸上的已知点上架设仪器,在打桩 的同时不断监测测距仪红点的高度,并同时记录下 当前时刻.打桩的同时,通过打桩定位系统获取红 点各个时刻的高度,通过绘图比较两者标高,此处 选取较具代表性的数据,如图

2 所示. 图2GPS 船体高与实测船体高对比图 如图

2 所示,其中波动曲线为 GPS 打桩定位系 统下实时获取的红点高 ( 船体高) ,下方间断的直 线段为这段时间段内岸上观测的船体高.从图

2 可 以明显的发现,GPS 船体高较实测船体高有一段空 白区域,这段差距即为 GPS 打桩定位系统中船体高 所含有的系统差.为探究其具体大小,用GPS 船体 高与实测船体高作差,得图 3. 图3GPS 船体高滤波值与实测值之差 如图

3 所示,在一段时间段内船体高中所含残 差变 化情况, 其平均值为14. 89cm, 由此可以断定,本桩所 对应的船体高中含有14. 89cm 的系统差.在该工程中,对于散布于工程设计平面上的

20 几根桩的数据采集处理后,均发现 GPS 红点高较实 测红点高高出 15cm 左右,由此可以断定本打桩系 统在该工程下有着约为 15cm 的系统差.