GPS技術在城市工程測量中的應用

周志宇

廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，中國·廣西 柳州 545006

GPS 技術；城市工程測量；應用

1 引言

GPS 技術在社會各個領域當中得到廣泛應用，是加快社會產業(yè)結構轉型升級的關鍵技術。城市工程建設一般具有投資大、周期長等特點，在施工建設中容易受到多種外界因素的影響，只有做好工程測量工作，才能保障工程建設中各項參數(shù)的可靠性，增強工程建設質量和效果。GPS 技術具有較為明顯的優(yōu)勢，能夠實現(xiàn)工程測量的自動化與數(shù)字化，減輕工作人員負擔，提升工作效率。GPS 技術具有較強的專業(yè)性，對技術水平要求較高，在應用中應該對各個技術要點進行合理控制，真正發(fā)揮技術優(yōu)勢[1]。因此，需要加強對城市工程基本特點的深入分析，遵循實事求是的基本原則，把控GPS技術切入點，制定針對性技術應用方案，以加快城市化建設步伐，滿足各領域改革需求。

2 GPS 技術在城市工程測量中的應用優(yōu)勢

首先，在城市工程測量中應用GPS 技術能夠促進測量精度的提升。在傳統(tǒng)測量工作當中，主要是采用普通紅外儀，難以保障數(shù)據(jù)的獲取精度，導致工程建設受到嚴重影響。而GPS 技術的應用，能夠快速提供精確的三維坐標。特別在是長距離、不通視或通視條件差的測量中，都能夠有效發(fā)揮技術優(yōu)勢，為工程需求提供可靠數(shù)據(jù)。其次，運用GPS 技術能夠促進測量效率的提升。在傳統(tǒng)工作模式下，數(shù)據(jù)提供過程繁鎖同時對技術人員的依賴較大，不僅難以保障測量數(shù)據(jù)的可靠性，而且會對工程建設效率造成影響。而GPS 技術則以先進的硬件和軟件為基礎，在工作實踐中應用相關輔助設備，提升了工程測量的工作效率。在數(shù)據(jù)的記錄與分析中，具有快速處理能力，輔以繪圖軟件應可以快速完成工程圖件等。最后，GPS 技術可以保障工程測量的自動化。在測站點位置設置接收天線，對其高度進行合理調整后接通電源，能夠保障GPS裝置的自動化運行[2]。在數(shù)據(jù)采集自動獲取、自動傳輸、記錄、顯示等高度靈活。

3 GPS 技術在建筑工程測量中的應用

精準的測量工作是保障建筑施工質量的關鍵因素。在工程建設中需要做好測量工作，并保障測量數(shù)據(jù)的精確性，以促進建筑工程質量的提升。運用GPS 技術，可以實現(xiàn)對整個建設過程的有效指導，科學化測試施工結果，確保各個環(huán)節(jié)的規(guī)范性與專業(yè)性。在應用GPS 技術時，應該對建筑工程建設的實際需求進行分析，設計符合建筑工程需求工程GPS 控制網。在選定良好的工程控制點點位、建立優(yōu)化的控制網形和選擇有效的觀測時段等，增強觀測控制網獲取的數(shù)據(jù)質量。通過對數(shù)據(jù)的取舍、優(yōu)化、平差計算方法增強技術參數(shù)獲取的可靠性。下面對GPS 在建筑工程中的應用流程和變形監(jiān)測兩個方面進行分析[3]。

3.1 GPS 在建筑工程中的應用流程

首先，在目標觀測當中，應該確保觀測點選擇的合理性，以得到可靠的結果。運用GPS 技術可以為建筑的測量提供選址參考，應該選擇障礙物較少和視野開闊的區(qū)域設置觀測點，降低電磁輻射的干擾。對原點進行合理利用，降低觀測點建設成本，提升觀測網工作效率的提升。

其次，在建筑工程建設中，施工放樣也是一個重要環(huán)節(jié)，包括了高程建筑施工放樣、上部結構放樣和基礎施工放樣。在建筑施工的初期，應該控制基礎施工放樣工作，做好孔樁和平面位置的處理，掌握開挖深度控制、基坑開挖邊線放樣和基礎模板位置放樣的施工要點。GPS 坐標放樣通常在地形起伏較大的施工區(qū)域中應用，能夠解決全站儀在工程中存在障礙物遮擋、原點保存的問題，極大地提升測量放樣的便捷性與靈活性[4]。

再次，運用GPS 技術開展測量時應該對相關數(shù)據(jù)進行及時記錄與整理，為后期的計算決策提供可靠依據(jù)，包括觀測數(shù)據(jù)、測量方法等，并整理成測量手薄、觀測數(shù)據(jù)和其他記錄三類。在觀測記錄當中，應該明確原始觀測數(shù)據(jù)、觀測值對應的GPS 時間和接收機初始信息等。在記錄時應該保障及時性，防止在填寫后出現(xiàn)修改、追記和轉抄等行為。

最后，對工程測量中大多需要進行GPS 測圖控制網、施工控制網和變形監(jiān)測網。在外業(yè)觀中要對測量數(shù)據(jù)的正確性和完整性進行嚴格檢查，在對C、D、E 級的GPS 控制網中一般使用接收機配備的商用軟件，對數(shù)據(jù)進行觀測數(shù)據(jù)預處理、平差計算和轉換的過程。然后對數(shù)據(jù)成果進行質量檢核、精度評定檢驗等。在建筑工程數(shù)據(jù)測量中應用GPS 技術時，應該及時檢查觀測數(shù)據(jù)，防止在測量中出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差，并在誤差出現(xiàn)后及時查找原因并進行處理、核算，促進觀測數(shù)據(jù)質量的提升。工程測量過程中應該對GPS-RTK 手簿的點屬性、點名、參數(shù)、坐標殘差和三維坐標等進行復核，保障RTK 數(shù)據(jù)信息的可靠性[5]。

3.2 GPS 在建筑工程變形監(jiān)測中的應用

隨著城市發(fā)展進一步優(yōu)化，城市建筑物更重視工程質量安全，防止人們的生命財產安全受到威脅。建筑變形監(jiān)測法廣泛應用于特殊建筑的地基位移、地基傾斜和地基沉降監(jiān)測中，包括高層建筑和大壩水庫等。在靜態(tài)變形觀測中利用GPS 精密定位技術建立變形監(jiān)測網，對基準點和變形觀測點進行同期觀測。應該在離建筑較遠的位置設置GPS 基準點，在變形區(qū)域設置相應的GPS 監(jiān)測點，在基準點設置GPS 信號發(fā)送器，在監(jiān)測點設置GPS 信號接收器。并對接收機的數(shù)據(jù)的計算、傳輸、處理和分析，其精度高，受外界干擾小特點[6]。實時動態(tài)GPS 測量方法主要用于測定各種工程的動態(tài)變形，將一臺GPS 接收機安置在變形本外穩(wěn)固處作為連續(xù)動行的基站，另外一臺GPS 接收天線安置在變形點上作為流動站進行連續(xù)觀測，實時全天候地進行GPS 信號發(fā)送與接收。這樣具有連續(xù)性、實時性、自動化等特點，大大提升工作效率。

4 GPS 技術在公路工程測量中的應用

公路工程是中國市政工程的重點內容，尤其是隨著當前交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展，對公路質量也提出了更高的標準與要求，這是加快區(qū)域間經濟交流的關鍵。現(xiàn)代公路勘測和傳統(tǒng)公路勘測是公路勘測的兩種主要形式，其測量儀器的精度、靈活度、自動化有所不同，而且測區(qū)范圍大小存在效率的差異，因此應該根據(jù)實際情況選擇合理的測量方式。在市政公路測量中應用GPS 技術時，用靜態(tài)GPS 完成道路基本控制網測量，為道路施工提供精準的施工數(shù)據(jù)。在動態(tài)定位技術能大地提升工作效率，快速完成帶狀地形圖測繪、縱橫斷面圖，線路初步圖上設計在實地放線和中樁的測設，還有征地紅線和土地堪測定界等，確保一次性外業(yè)測量完成。在施過程中GPS 技術對線路復測、路基邊坡、高程放樣、施工放樣極大地提高了工作進度，減輕勞動強度和人力物力，促進測量精度與工作效率的提升。在測量實踐工作當中，在基線端點當中設置兩臺及以上接收機，以工程建設的精度要求和基線長度為依據(jù)，嚴格遵循GPS 測量系統(tǒng)的外業(yè)要求，對四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時段進行同步觀測，以測量等級為參考確定時段的長度。對外接電源電纜和天線的連接情況進行檢查，確保不存在錯誤接線后接通電源啟動接收機，對接收機的顯示情況進行檢查，防止出現(xiàn)顯示錯誤，對測站和時段控制信息進行輸入[7]。接收機在數(shù)據(jù)的記錄當中，應該對衛(wèi)星號、衛(wèi)星數(shù)量、實時定位結果、相位測量殘差、存儲介質記錄情況等進行觀察與分析。在同一個時段的觀測過程中，除了故障情況外，不能開展自測試，也不能對衛(wèi)星高度角、天線位置進行隨意改動。

另一方面，電力工程也是市政工程的關鍵組成，對保障城市生產生活用電安全十分重要。尤其是當前社會用電量逐年提升，對電力工程的需求量也在增長，只有做好工程測量工作，才能保障電力系統(tǒng)的運行安全性與穩(wěn)定性。施工工程測量、廠站工程測量和送電工程測量，是電力工程測量的主要內容。隨著當前廠區(qū)建設規(guī)模的擴大，應用的附屬設施也在增多，包括電廠的取排水系統(tǒng)、鐵路運輸系統(tǒng)、輸變電系統(tǒng)和除灰管線系統(tǒng)等，各個系統(tǒng)之間存在著密切關系，應該協(xié)調城市規(guī)劃建設的特點開展工程測量工作。廠區(qū)控制測量具有較高的內部精度要求，應該對設備安裝中的施工放樣測量進行合理控制。在完成方格網的設計后，明確放樣方格網點位置，防止在對樁位坐標位置進行調整時出現(xiàn)嚴重偏離。檢查方格網直線度限差時，應該采用GPS 快速靜態(tài)測量技術結合全站儀，對GPS 快速靜態(tài)測量角度的差值進行比較，對方格網的精度進行測定，促進工作效率的提升。

5 GPS 技術在地下管道工程測量中的應用

城市地下管道包含的內容十分豐富，如排水管道、供水管道、通信管道、電力管道和天然氣管道等，在管道工程測量中應用GPS 技術，能夠有效獲取管道的實際情況，加快施工速度。在當前現(xiàn)代化城市的建設當中，地下管道已經成為重點內容，這是保障城市正常運轉的關鍵，應該做好測量工作，保障工程建設的質量。其中，GPS 遙感傳感器在管道測量中的應用效果較好，受到測量工作人員的廣泛歡迎。GPS 技術取代了傳統(tǒng)的角度測量、經緯儀和水準測量等方式，不僅能夠提升測量工作效率，而且能夠保障測量精度，通過三維定位明確地下管道真實情況。GPS 技術的便攜式發(fā)展是其未來的主要發(fā)展方向，能夠消除測量中的視覺影像，實現(xiàn)對地下管道網絡的有效控制。在地下管道測量中應用GPS 技術時，還應該建立完善的地下管道信息系統(tǒng)，實現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的整合與分析。

6 結語

在城市工程測量中應用GPS 技術，能夠有效提升測量的精度和效率，同時其自動化的特點也減輕了工作人員的負擔，是推動中國城市化進程的關鍵技術。尤其是在建筑工程測量、市政工程測量和地下管道工程測量當中，GPS 技術得到廣泛應用。應該根據(jù)不同工程項目的基本特點，對其應用要點進行合理控制，促進工程項目經濟效益與社會效益的提升。