GPS技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用分析

摘 要：隨著在建筑工程中測量技術(shù)的進(jìn)步以及測量標(biāo)準(zhǔn)的提高，GPS技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用，并在發(fā)展的過程中不斷提高。文章對GPS技術(shù)的工作原理及其組成以及其優(yōu)點進(jìn)行了簡要的分析說明，并探討了其在建筑工程測量中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；建筑工程；測量；應(yīng)用

1 概述

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑方面的相關(guān)技術(shù)水平及要求都在不斷提高。因此，用途廣泛、作業(yè)效率高的GPS技術(shù)也逐漸被引入到建筑工程的測量中。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠為建筑工程的測量提供精準(zhǔn)度高、大量且全面的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而使建筑測量的工作效率得到了大幅提高。此外，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新進(jìn)步，GPS技術(shù)也在不斷的與時俱進(jìn)，發(fā)展出了快速靜態(tài)定位和靜態(tài)定位這兩種高效率的測繪方法，從而使建筑業(yè)的測量技術(shù)得到了大幅度的提高，發(fā)展到了一個新的高度，測量的方法變得更加智能化，測量的結(jié)果也變得更加精準(zhǔn)，施工技術(shù)水平和工作效率也得到了提高，在很大程度上確保了施工質(zhì)量。

2 GPS技術(shù)的基本工作原理及組成

GPS技術(shù)是全球定位系統(tǒng)的英文簡稱，起源于美國上個世紀(jì)70年代開始研發(fā)的軍方的一個衛(wèi)星導(dǎo)航項目，全面建成是在1994年。最初只是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，隨著該技術(shù)的民用化發(fā)展趨勢，越來越多的行業(yè)領(lǐng)域也開始采用這一技術(shù)。

2.1 GPS技術(shù)的基本工作原理

GPS技術(shù)的基本工作原理是距離交會法。首先，確定好GPS信號接收裝備的位置，很快來自三顆或更多的衛(wèi)星發(fā)散出的GPS信號就會被其感知并接收。然后，衛(wèi)星和信號接收裝置之間的距離以及信號發(fā)出的實際位置就可以根據(jù)信息接收裝置所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到。而后再利用距離交會法對當(dāng)前的測量值進(jìn)行分析計算，并得到信號接收裝置的三維坐標(biāo)。最后利用三維立體的坐標(biāo)進(jìn)行表示。一次完整的測量實驗就完成了。然而在實際的建筑工程測量中，地面固定的坐標(biāo)系統(tǒng)通常應(yīng)用的更為廣泛。

2.2 GPS技術(shù)的組成

2.2.1 空間衛(wèi)星群。GPS衛(wèi)星群一共由24顆衛(wèi)星組成，其中有21顆是工作衛(wèi)星，還有3顆在軌的備用衛(wèi)星。它們以4顆一組為單位進(jìn)行了平均分配，分配于6條不同的平面軌道上1都互成60度，并以12小時為周期進(jìn)行運轉(zhuǎn)工作。這種分配方式使得至少4顆GPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星能夠在全球的任何時間任何地點處被觀測到。GPS的空間衛(wèi)星群部分主要是為了觀測需要觀測的目標(biāo)，并將觀測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成地面監(jiān)控系統(tǒng)或用戶設(shè)備可以接收的各種碼和載波信號，以此來實現(xiàn)對目標(biāo)的控制和定位。

2.2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)。GPS地面監(jiān)測系統(tǒng)是由1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站三個部分組成，其在GPS系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。其中，GPS主控制站位于美國科羅拉多州，主要負(fù)責(zé)對地面天線接收的衛(wèi)星信號傳回地面的信息進(jìn)行監(jiān)控和收集，然后根據(jù)收集到的信息來計算衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)對衛(wèi)星的調(diào)整以及對衛(wèi)星運行的控制。

2.2.3 GPS信號接收機(jī)。GPS信號接收機(jī)也就是GPS的用戶端，由主機(jī)、電源和天線組成，它的作用主要是搜索、追蹤以獲得衛(wèi)星信號。具體表現(xiàn)為：當(dāng)它搜索感知到衛(wèi)星后，會跟蹤衛(wèi)星所發(fā)出的信號，并對其進(jìn)行變換、放大和處理，從而計算出它自己——GPS信號接收機(jī)的相關(guān)信息，如：經(jīng)度、緯度和高度等。

3 GPS技術(shù)的優(yōu)點

3.1 操作簡便

與建筑工程的原始測量相比，采用GPS進(jìn)行測量可以減少很多的人工操作，因為測量以及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理工作都可以通過自動化的設(shè)備進(jìn)行，這在很大程度上降低了由于人工操作的有限性帶來的不便。此外，隨著科技的進(jìn)步，GPS技術(shù)在獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量方面也有了很大的進(jìn)步，而且隨著對操作儀器的改進(jìn)，測量的操作也變得更加簡單便捷。

3.2 測量時間短

GPS技術(shù)采用控制網(wǎng)布局的方式進(jìn)行測量，在測量的過程中，會有幾個觀測點同時進(jìn)行，這在很大程度上縮短了測量時間，尤其是相比于人工測量。而且對測量目標(biāo)的全方位覆蓋，可以減少由于工程建設(shè)在時間上的耽誤造成的不必要的損失。

3.3 測量不受限制

由于GPS技術(shù)的特殊工作原理，決定了其在工作時外界的天氣和環(huán)境因素不會對其造成影響。因此，在利用GPS技術(shù)進(jìn)行測量和定位時，測量工作的進(jìn)度和完整性都可以得到保障。同時，GPS技術(shù)在幾何圖形和測點間的通視處理上的方法更加靈活，這對建筑工程測量也十分重要。

3.4 測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高

利用GPS技術(shù)測量得到的數(shù)據(jù)，其精準(zhǔn)度非常高，甚至可以達(dá)到紅外線測量儀測得的數(shù)據(jù)的高精確度，而且相較于其它測量設(shè)備，其優(yōu)點在于目標(biāo)的距離越遠(yuǎn)，其結(jié)果的精準(zhǔn)度就越高。

3.5 適用范圍廣

GPS技術(shù)不僅在軍事中普遍應(yīng)用，在各種日?；顒又袘?yīng)用也相當(dāng)廣泛。如汽車導(dǎo)航、手機(jī)地圖等，還可以應(yīng)用于工程測量、航空導(dǎo)航、土地測量等多個行業(yè)及領(lǐng)域。

4 GPS技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用

4.1 為建筑的測量提供技術(shù)參數(shù)

在利用GPS技術(shù)進(jìn)行工程測量時，為了保障GPS測量設(shè)計網(wǎng)能夠有利于整個工程測量工作，就需要對設(shè)計的精度進(jìn)行不斷的改進(jìn)提高。這既是因為在選擇并確定首級控制網(wǎng)的過程中，需要根據(jù)實際需求以及測邊情況來確保設(shè)計網(wǎng)點之間的誤差。也是因為在設(shè)計網(wǎng)形的過程中，需要通過對GPS接收機(jī)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置以確保設(shè)計網(wǎng)的工作效率和效果。此外，為了確定最佳的工作時間，要以GPS衛(wèi)星提供的實際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析確定。

4.2 為建筑的測量提供選址參考

觀測點的選擇對于目標(biāo)觀測的結(jié)果有著重要影響，因此觀測點的選擇要科學(xué)合理從而使觀測的精度得以保障。因此，觀測點應(yīng)盡量布局在障礙物較少、視野較開闊、電磁輻射干擾較小的地區(qū)。此外，要重視對原點的利用效率，在充分利用原點的基礎(chǔ)上，減少對觀測點的建設(shè)投資，從而確保整體觀測網(wǎng)的較高的工作效率。

4.3 為建筑的外業(yè)提供科學(xué)指導(dǎo)

外業(yè)的操作是建筑工程測量工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，最終的工程觀測質(zhì)量在很大程度上是由其決定的。因此，有必要對建筑的外業(yè)工作提供科學(xué)合理的指導(dǎo)與規(guī)劃。而GPS技術(shù)恰好能夠為其提供大量且精準(zhǔn)度高的數(shù)據(jù)，如：觀測的最佳時間、觀測的最佳角度以及衛(wèi)星的狀況等數(shù)據(jù)，這對觀測工作的有效性起著重要作用。由此可見，GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠提高觀測工作對于整個觀測網(wǎng)的了解程度與監(jiān)管力度，并能夠及時調(diào)整觀測過程中的數(shù)據(jù)，從而提高整體的觀測水平。

4.4 為數(shù)據(jù)的處理提供方法

在實地進(jìn)行外業(yè)工作所獲得的數(shù)據(jù)并不能直接投入實際的工程建筑中，需要進(jìn)行科學(xué)的校驗與處理，從而為建筑工作的開展提供科學(xué)的依據(jù)。GPS技術(shù)對自身在數(shù)據(jù)的處理與分析方面的能力進(jìn)行了突破性提高，這有利于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。同時，其自身智能化水平的提高，減少了人工處理數(shù)據(jù)，精簡了數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié)，也減少了因人工處理帶來的不利影響，從而使數(shù)據(jù)的可靠性得以保障。

5 結(jié)束語

雖然GPS技術(shù)有其強大的優(yōu)勢，也存在很多不足，如：受地形影響較大、城市的高樓會影響GPS信號的連續(xù)性與準(zhǔn)確性、成本投入較大等。但是總體來說，它為建筑工程節(jié)省了大量的人力、物力、財力，對建筑工程測量有著重要意義。因此，要充分發(fā)揮GPS技術(shù)的優(yōu)勢，合理避免其不足帶來的影響。

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