建筑工程測量中GPS技術的運用研究

■孟柳忠

（廣東惠州 516003）

建筑工程測量中GPS技術的運用研究

■孟柳忠

（廣東惠州 516003）

隨著科學技術的發(fā)展以及工程測量標準的提高，在進行建筑工程測量的過程中，對于GPS技術的要求也越來越高，GPS系統(tǒng)作為一種全新的現(xiàn)代定位方法，拓展了建筑工程測量的范圍，精確度也有很大的提高。本文便對建筑工程測量中GPS技術的運用進行了研究，探討其作用和優(yōu)缺點，并為其技術拓展提出建議，以供相關人士參考。

建筑工程測量GPS技術技術運用

0 引言

全球定位系統(tǒng)，即GPS系統(tǒng)，就是借助分布在空中的多個定位衛(wèi)星來確定地面點的位置。它包括三個組成部分：地面測控部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)，空間部分—GPS衛(wèi)星星座，用戶設備部分—GPS信號接收機。GPS系統(tǒng)具有全天候、高精度、布點靈活、定位迅速、操作方便的特點，在工程測繪、工程建設、物流、安全監(jiān)督以及軍事導航等領域廣泛應用。隨著地球數(shù)字化進程的加快，和各個領域對掌握空間資料的要求，GPS技術也逐漸的作為通用設備被應用于科研和民用領域。而在建筑工程測量方面，GPS系統(tǒng)已全面取代常規(guī)光學和電子儀器，與現(xiàn)代的通訊計算機技術相結合，以三維坐標的測量模式將測量定位技術擴展到海洋和外層空間，同時從定點擴展到區(qū)域，從靜態(tài)擴展到動態(tài)，精度達到毫米級，大大擴展了應用范圍。

1 GPS技術的工作原理

GPS系統(tǒng)一種衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，采用距離交會法進行工作，即在需要定位的位置假設GPS接收機，在同一時刻一起接受三顆以上的GPS衛(wèi)星發(fā)來的導航電文，然后通過一系列的數(shù)據(jù)處理和計算求得此時刻GPS衛(wèi)星到GPS接收機的三個坐標的距離，并且通過接受衛(wèi)星的星歷可以獲得此時刻這些衛(wèi)星在空間的三維坐標。

GPS測量一般采用兩種坐標系統(tǒng)，一種是空間固定的坐標系統(tǒng)，另一種是與地球固聯(lián)的坐標系統(tǒng)，即地固坐標系統(tǒng)，一般采用后者進行工程控制測量。在實際工程測量的實踐活動中，我們需要根據(jù)坐標系統(tǒng)之間的轉換關系來進行坐標系統(tǒng)的變換，借此求出用以實際使用的坐標系統(tǒng)中的坐標。這樣才能更好的表達工程地面控制點的位置和處理工程觀測數(shù)據(jù)，才能更好地將GPS測量儀器應用在工程測量實踐活動中。

2 GPS技術的應用優(yōu)勢

GPS測量技術是現(xiàn)代測量技術極大提升之后的高科技產物，它將通訊遙感技術與測量技術高度結合在一起，最大的優(yōu)勢就是，GPS定位技術的高度自動化和它所能達到的高精度以及具有的潛力，另外，其測量的速度也是別的測量技術望塵莫及的。近年來，隨著GPS技術的不斷完善和更新，促使建筑工程測繪定位技術發(fā)生了革命性的改變，為建筑工程測量提高了嶄新的技術手段和方法。原先以測距、測角和側水準為主的常規(guī)地面定位技術正在逐漸被GPS這種三位一體、高速、高精度、高效率的技術所代替，使得工程測量更加精準、快速、高效和實用。對比傳統(tǒng)的工程測量儀器的測量方法，GPS測量主要有以下優(yōu)勢：

（1）定位精準度極高。一般雙頻的GPS接收機基線的精度和紅外儀機的精度一樣，但是隨著距離的增加，GPS測量的優(yōu)勢會越來越體現(xiàn)出來。而與傳統(tǒng)的光學儀器測量相比，其測量精度可謂極高。

（2）全天候作業(yè)。GPS測量技術可以不受時間、不受氣候和場合的限制，全天候不間斷的進行工程測量作業(yè)。

（3）觀測時間短，速度非?？?。利用GPS技術進行布設控制網(wǎng)的時候，觀測站的觀測時間一般都是35min左右，其采用的快速靜態(tài)定位方法使得觀測時間更短。時間短，速度快，則測繪效率便會很高。

（4）不受自然地形的影響。兩個觀測站之間不需要通視，就算中間有高山阻隔或者大江大河的阻隔，只要測量的上空是開闊的，便可以接受信號，不影響工程測量的活動和精確度。

（5）自帶三維坐標。GPS測量在精確的對觀測站平面位置進行測定的同時，還可以精確的測定觀測站的大地高程。

（6）攜帶方便，操作簡捷。GPS工程測量儀器不斷地發(fā)展，越來越先進，想著便捷和小型化的方向發(fā)展，越來越便于攜帶，其測量的自動化程度也越來越高，操作越來越簡捷和智能化，并且自帶記錄儲存的功能，甚至對存儲的測量成果也能夠進行處理。

3 GPS技術在建筑工程測量中的應用分析

3.1 為建筑工程測量提高選址參考

雖然GPS技術不收氣候的影響，但是對于觀測點的選址對于測量活動也有很明顯且重要的影響，因此對于觀測點的選擇要慎重選擇，進而提高觀測的精確度。因此，在進行觀測點選址的時候，要盡量選擇視野開闊、輻射電磁干擾小的地方，還有注意原點的利用率，減少觀測點的頻繁挪動，提高整體觀測網(wǎng)的工作效率。

3.2 為建筑工程測量提高技術參數(shù)

在進行GPS技術測量的時候，需要不斷地提高測量的精度，從而保證整個GPS測量設計網(wǎng)對于整個工程測量工作起積極的作用。因為，在首級控制網(wǎng)的選擇確定的過程中，要根據(jù)工程的實際情況和測邊的情況，控制設計網(wǎng)相互之間的測量誤差，還因為，在設計網(wǎng)的整個設計過程中，要對GPS接收機進行初始設計，從提高設計網(wǎng)的整體效率。在進行觀測時間的確定的時候，要根據(jù)GPS衛(wèi)星提供的實際情況進行確定，從而確定最佳的工作時間段。

3.3 為建筑外業(yè)提供科學指導

對于整個建筑工程測量工作來說，對外業(yè)的操作也是整個工作的關鍵部分，外業(yè)操作的工作質量關系著最終的工程測量質量，因此需要有科學的指導來進行相應的規(guī)劃和指引。GPS技術便能夠為觀測工作提供真實準確的工作數(shù)據(jù)，比如觀測時間、衛(wèi)星狀況和觀測角度等，這些數(shù)據(jù)都會觀測工作有非常重要的影響，把握好這些外業(yè)操作數(shù)據(jù)，便能夠提高整個觀測工作對于觀測網(wǎng)的了解和監(jiān)管，以便對觀測的數(shù)據(jù)進行相應的調整，提高觀測的水平。

3.4 為數(shù)據(jù)的處理提供方法

通過實地的外業(yè)測量觀察，得到的數(shù)據(jù)需要進一步的檢查和校核，然后才能投入到工程實踐中去，為建筑的實施和開展提供有力的科學依據(jù)。而在數(shù)據(jù)的處理方面，GPS技術實現(xiàn)了突破，提高了自身的智能化和自動化，減少了人工處理的中間環(huán)節(jié)，避免了因為環(huán)節(jié)因素、人為因素以及高程因素對數(shù)據(jù)精確度的影響，從而進一步提高了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，提高了測繪工作的效果。

4 GPS技術應用存在的問題與展望

因為傳統(tǒng)的測量方法，速度慢、準確度不夠，運用到工程建設中的效率不高，GPS技術的優(yōu)勢正好填補這些缺陷，再加上，社會進步和科技的發(fā)展，經(jīng)濟建設飛速發(fā)展，民生建設越來越引起重視，使得GPS技術在建設工程測量中的應用日益廣泛并且常用起來?？梢?，GPS技術有利于工程建設的質量和效率，但是在具體的建筑工程的測量過程中，對GPS技術還在不斷的提出新的要求和期望，因此指出一些GPS測量技術的不足和需要改進的地方，如下所示：

（1）GPS-RTK測量技術在實踐工作中，首先要符合起算基準點的精度要求，該起算點應該為高等級的控制點，并且觀測點和起算基準點之間要有良好的位置關系。在進行觀測的時候，起算基準點的精度要經(jīng)過若干個高等級的控制點連續(xù)的測算和復核。這就要求基準點的坐標在各個方位的觀測情況下都一直具有很高的精度，這個要求比較高，工作量也很大，需要進一步改進。

（2）在進行小型的工程測量的時候，因為區(qū)域受限，GPS技術的優(yōu)勢得不到體現(xiàn)，仍然還是要用傳統(tǒng)的測量方法和常規(guī)的測量儀器聯(lián)測，這樣還是增加了測量的工程量。

（3）進行測量的時候由于場地不開闊，造成信號接收出現(xiàn)干擾現(xiàn)象，因此信息不準確，從而使測量產生一定的誤差，甚至導致信號的非線性傳播和影響，在計算時也引起一定的誤差。

（4）GPS測量技術僅在工程區(qū)域比較開闊并且障礙物比較少的工程建設場合和野外勘探定位等地方適用，對于一些小區(qū)域的房建工程或者隧道工程以及地下工程，其優(yōu)越性無法發(fā)揮出來，相反，其效率和準確度卻會遠低于常規(guī)的工程測量儀器。

（5）在利用GPS技術進行測量的時候，選擇的測量控制點位置的差異會影響觀測點位的精度。

（6）不同GPS測量工具型號的測量成果之間存在差異，有時差異也會比較大。這些差異很難消除，會給建筑工程帶來很大的麻煩。

（7）就目前而言，GPS運用的規(guī)范標準還不夠完善，沒有統(tǒng)一的地理信息標準，各開發(fā)商之間的電子地圖互相不兼容，從而影響測量成果的共享和交流。

5 結束語

綜上所述，在建筑工程測量領域，由于GPS定位技術自身獨特而強大的功能，其充分展現(xiàn)了在該領域測量工作中的優(yōu)越性和適應性。但在此同時仍然存在一些不足，還有待采取科學的手段進行改善來適應實際的測量工作。今后，隨著GPS技術的不斷發(fā)展和廣泛普及，再加上相關技術的應用，GPS定位技術會在建筑工程測量方面得到更廣泛的應用，從而促進整個建筑行業(yè)的發(fā)展，提高我國經(jīng)濟水平。

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P228.4[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-249-2