ＧＰＳ在房屋建筑工程測量中的應用與監(jiān)理

王全飛　楊紅波

摘要：GPS全球定位系統(tǒng)作為新形式測量系統(tǒng)，已廣泛用于大地測量、工程測量、航空攝影測量以及地形測量等各個方面。GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)在公路工程測量中的應用，在最近的兩年得到了迅速推廣，這主要依賴于GPS系統(tǒng)可以向全球任何用戶全天候地連續(xù)提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術參數(shù)。

關鍵詞：全球定位系統(tǒng) 工程測量 特點 應用

0 引言

GPＳ全球定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星群和地面監(jiān)控系統(tǒng)兩大部分組成。GPS的地面控制系統(tǒng)：GPS的地面控制系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站，主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去；同時還對衛(wèi)星進行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，調(diào)度備用衛(wèi)星等。監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星工作狀態(tài)。注入站的作用是將主控站計算的數(shù)據(jù)注入到衛(wèi)星中去。筆者通過幾年的房屋測量工作的實際體會，談談GPＳ在房屋施工測量中操作事業(yè)能夠，以及房屋施工測量的監(jiān)理要點．

１ GPS衛(wèi)星導航定位的原理分析

在需要的位置P點架設GPS接收機，在某一時刻接收了3顆(a、b、c)以上的GPS衛(wèi)星所發(fā)出的導航電文，通過一系列數(shù)據(jù)處理和計算可求得該時刻GPS接收機至GPS衛(wèi)星的距離sap、sbp、scp，同樣通過接收衛(wèi)星星歷可獲得該時刻這些衛(wèi)星在空間的位置(三維坐標)。從而用距離交會的方法求得P點的維坐標(xp，YP，zp)。在GPS測量中通常采用兩類坐標系統(tǒng)：一類是在空間固定的坐標系統(tǒng)；另一類是與地球體相固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，稱地固坐標系統(tǒng)，我們在公路工程控制測量中常用地固坐標系統(tǒng)。有利于表達地面控制點的位置和處理GPS觀測成果，因此在測量中被得到了廣泛的應用。

２ GPS在房屋施工測量中的應用

２.1 測量技術參數(shù)的確定 GPＳ全球定位系統(tǒng)測量技術參數(shù)，主要包括以下幾個方面：①設計精度：根據(jù)工程需要和測區(qū)情況，選擇城市或工程二級GPS網(wǎng)作為測區(qū)首級控制網(wǎng)。平均邊長小于lkm，最弱邊相對中誤差小于1／10000，GPS接收機標稱精度誤差a≤15mm，比例誤差系數(shù)b~20xl0。②設計基準和網(wǎng)形：控制網(wǎng)共12個點，其中聯(lián)測已知平面控制點2個，高程控制點5個。采用3臺GPS接收機觀測，網(wǎng)形布設成邊連式。③觀測計劃：根據(jù)GPS衛(wèi)星的可見預報圖和幾何圖形強度(空問位置因子PDOP)，選擇最佳觀測時段(衛(wèi)星多于4顆，且分布均勻，PDOP值小于6)，并編排作業(yè)調(diào)度表。

２.2 GPS測量的外業(yè)實施 在GPS測量中，衛(wèi)星主要被作為位置已知的空間觀測目標，從而形成了不需要地面點的后方交會，每臺接收機都是一個獨立的控制點，經(jīng)過接受到的數(shù)據(jù)解算出點的經(jīng)緯坐標(wGs一84)，在多臺接收機同時接收數(shù)據(jù)便形成了很多三角網(wǎng)形參與平差解算，自由網(wǎng)無約束平差解算出wGs一84坐標，然后把己知的控制點進行約束平差得到BJ一54坐標。考慮到測區(qū)的實際情況，選多于4臺GPS接收機為一套設備，以兩臺儀器為一組，成對布設GPS點。在組成良好網(wǎng)形的前提下，每一對GPS點必須通視良好，其間距一般500米左右，以便于以后作為全站儀導線點的起始點。GPS聯(lián)測和高等級導線在各個單位均有各自不同軟件和方法平差解算，在此不在贅述。在做較長距離導線時就會產(chǎn)生投影變形，投影變形處理與否將直接導致整個坐標系統(tǒng)成敗。

2.3 GPS測量的數(shù)據(jù)處理 GPS網(wǎng)數(shù)據(jù)處理分為基線解算和網(wǎng)平差兩個階段，采用隨機軟件完成。通過GPS在測量中的應用，得到如下體會：①GPS控制網(wǎng)選點靈活，布網(wǎng)方便，基本不受通視、網(wǎng)形的限制，特別是在地形復雜、通視困難的測區(qū)，更顯其優(yōu)越性。但由于測區(qū)條件較差，邊長較短(平均邊長不到300re)。基線相對精度較低，個別邊長相對精度大于1/10000。因此，當精度要求較高時，應避免短邊，無法避免時，要謹慎觀測。②GPS接收機觀測基本實現(xiàn)了自動化、智能化，且觀測時間在不斷減少，大大降低了作業(yè)強度，觀測質(zhì)量主要受觀測時衛(wèi)星的空間分布和衛(wèi)星信號的質(zhì)量影響。但由于各別點的選定受地形條件限制，造成樹木遮擋，影響對衛(wèi)星的觀測及信號的質(zhì)量，經(jīng)重測后通過。因此，應嚴格按有關要求選點，擇最佳時段觀測，并注意手機、步話機等設備的使用。③GPS測量的數(shù)據(jù)傳輸和處理采用隨機軟件完成，只要保證接收衛(wèi)星信號的質(zhì)量和已知數(shù)據(jù)的數(shù)量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制點三維坐標。但由于聯(lián)測已知高程點較少(僅聯(lián)測5個)，致使控制點高程精度較低。因此，要保證控制點高程的精度，必須聯(lián)測足夠的已知高程點。通過以上分析，GPS系統(tǒng)在工程測量上將有很大的發(fā)展與空間，為工程施工質(zhì)量提供了有利的保障。

３ 房屋建筑測量監(jiān)理工作過程

測量監(jiān)理工程師的工作依據(jù)應是合同、招標文件、國家和行業(yè)規(guī)范及相關的法律法規(guī)、有效的設計圖紙、城規(guī)部門提供的紅線界址點和水準高程點等。工作主要有：內(nèi)業(yè)資料審核、現(xiàn)場旁站監(jiān)理和現(xiàn)場復測校驗。

3.1 內(nèi)業(yè)資料的審核是審查施工方提供的資料是否滿足本工程設計和施工規(guī)范要求。包括審查測量方案、測量成果等內(nèi)業(yè)資料。如在審核施工方提供的測量成果時須審查其報驗單是否按要求填寫，其數(shù)據(jù)是否真實，是否滿足規(guī)范設計要求，各數(shù)據(jù)之間有無矛盾、能否滿足施工及精度要求，以保證測量資料的真實性、正確性和可靠性。

3.2 現(xiàn)場旁站監(jiān)理。監(jiān)理旁站是監(jiān)理工程師進行工程質(zhì)量控制的一個重要手段。測量監(jiān)理工程師在工程進行重要的測量放線時也須進行旁站監(jiān)理。對于重要點線的測量，監(jiān)理工程師不能僅僅依靠旁站，因為旁站只是一種監(jiān)督方式，而不是校核。要保證其精度滿足要求，還須測量監(jiān)理人員進行現(xiàn)場復測。旁站監(jiān)理的過程中還須對數(shù)據(jù)進行認真的記錄，并計算整理，以便在審核施工方提供的測量資料時進行核對。

3.3 現(xiàn)場復測校驗?，F(xiàn)場復測校驗是測量監(jiān)理工程師對施工方測量成果進行驗收的主要工作方式和手段。對于高層建筑工程來說，監(jiān)理單位必須配備相應的儀器和測量監(jiān)理人員，進行現(xiàn)場復測校驗。特別是重要部位的驗線，如平面軸線控制網(wǎng)、高程控制網(wǎng)、豎向偏差的控制等監(jiān)理人員必須采用與施工方不同的測量儀器、不同的測量方法進行復測，并閉合校核。如發(fā)現(xiàn)偏差超標應及時通知施工方重測，將測量偏差控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，對一般的測量放線，如樓層的標高控制，監(jiān)理應進行抽查復測校驗。

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