工程測(cè)量GPS 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)應(yīng)用與數(shù)據(jù)處理分析

孔 杰

（浙江正元地理信息有限責(zé)任公司，浙江 湖州 313200）

在現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，信息化技術(shù)的融入使得建筑行業(yè)有了巨大的進(jìn)步，在高層建筑的施工中，信息化技術(shù)可以有效對(duì)工程的動(dòng)態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣一來，一方面可以提高工程質(zhì)量，另一方面也在一定程度上保障了建筑工程的安全性。GPS 技術(shù)因其測(cè)量精度高、測(cè)量速度快而被廣泛應(yīng)用于應(yīng)變測(cè)量，尤其是GPS PTK 技術(shù)的獨(dú)特性，因此在建筑行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。

1 建筑工程測(cè)量的重要性

測(cè)量幾乎反映在項(xiàng)目生命周期的每個(gè)方面，確保測(cè)量正確只能提高項(xiàng)目的質(zhì)量。但是，不同環(huán)節(jié)使用的測(cè)量技術(shù)也不同，每個(gè)階段的測(cè)量結(jié)果都必須經(jīng)過驗(yàn)證才能繼續(xù)項(xiàng)目，因此測(cè)量的效率也影響到整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。工程測(cè)量的主要內(nèi)容是正確的高度、撓度等，這些是確認(rèn)建筑物是否為可靠結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵指標(biāo)，無論建筑物的結(jié)構(gòu)多么特殊，最基本的工程指標(biāo)必須合格，否則可能造成安全事故。為保證結(jié)果的準(zhǔn)確性不僅要進(jìn)行多次測(cè)量，還要由工作人員對(duì)結(jié)果進(jìn)行嚴(yán)格的審核。在測(cè)量垂直度的過程中，必須先放置壁柱平面，這個(gè)操作可以檢測(cè)鋼筋的粘接質(zhì)量，如果結(jié)果不滿意，必須立即反饋并糾正。要保證工程的各個(gè)環(huán)節(jié)都符合要求，如果繼續(xù)不顧細(xì)節(jié)施工，錯(cuò)誤會(huì)逐漸增多，改正的難度自然會(huì)增加，最終導(dǎo)致嚴(yán)重影響項(xiàng)目的質(zhì)量和項(xiàng)目的效率。測(cè)量一個(gè)建筑物的高度非常重要，這個(gè)高度測(cè)量方法可以直接確定一個(gè)樓板作為模板的高度參考點(diǎn)，所以樓板加入了混凝土后整個(gè)模板顯得會(huì)比較平整，而且這樣可以使鋪在樓板的整個(gè)樓板保持水平，增加整個(gè)樓板的高度穩(wěn)定性。

2 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

2.1 GPS 的定位十分精準(zhǔn)

GPS 在用于靜態(tài)工程基線測(cè)量時(shí)，由于靜態(tài)工程基線的測(cè)量定位精度非常高，達(dá)到一個(gè)毫米數(shù)量級(jí)，因此可以大大提高很多工程基線測(cè)量的定位精度，為后續(xù)的工程建設(shè)等任務(wù)提供精度，有助于整個(gè)項(xiàng)目中各種任務(wù)的順利進(jìn)行。

2.2 各個(gè)觀測(cè)站之間不需要進(jìn)行通視

使用現(xiàn)有的工程測(cè)量技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，觀測(cè)站間的能見度條件必須良好，測(cè)量控制網(wǎng)需要較好的圖解結(jié)構(gòu)。使用GPS 技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，不需要每個(gè)站點(diǎn)的直接可見性，通過GPS 定位技術(shù)直接查看每個(gè)位置，可以有效提高工程測(cè)量的效率，每個(gè)控制站點(diǎn)的選擇更加靈活方便。[1]

2.3 觀察時(shí)間短且能全天作業(yè)

常規(guī)測(cè)量儀器通常使用光電儀器進(jìn)行工程測(cè)量，這也是最常用的工程測(cè)量儀器之一，但受天氣影響較大，在霧天或雨天的工程測(cè)量工作中不能正常進(jìn)行。當(dāng)GPS 技術(shù)用于工程勘測(cè)時(shí)，它可以不受天氣、氣候、時(shí)間和地點(diǎn)的影響進(jìn)行工程勘察，有實(shí)現(xiàn)全天工程勘察的能力。此外，一般的工程測(cè)量技術(shù)需要很長時(shí)間才能完成，而在使用GPS 定位技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，完成測(cè)量所需的時(shí)間一般都很短，從而大大節(jié)省了工程成本和工程測(cè)量工作的效率。

3 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)測(cè)量

GPS 衛(wèi)星技術(shù)的準(zhǔn)確度動(dòng)態(tài)衛(wèi)星測(cè)量主要是應(yīng)用于我國開闊高空地區(qū)的衛(wèi)星控制、線路和衛(wèi)星剖面圖的測(cè)量，通過在衛(wèi)星臺(tái)站上直接安裝一臺(tái)GPS 衛(wèi)星接收機(jī)，用它連續(xù)多天跟蹤多顆衛(wèi)星，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果獲得結(jié)果。以設(shè)定的時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)并顯示連續(xù)測(cè)量的效果。這種測(cè)量方法的特點(diǎn)是在移動(dòng)性測(cè)量站初始化后可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)，目前廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量。

3.2 GPS 技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量

在我國工程衛(wèi)星測(cè)量中，GPS 跟蹤技術(shù)的動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量技術(shù)可以實(shí)時(shí)快速獲得高標(biāo)準(zhǔn)精度的工程測(cè)量分析結(jié)果，該方法主要原理是在一個(gè)已知的工程測(cè)量衛(wèi)星站點(diǎn)上增加一個(gè)基于GPS 技術(shù)參考站的接收機(jī)和一個(gè)數(shù)據(jù)鏈，然后實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤整個(gè)衛(wèi)星發(fā)射時(shí)間。該過程中得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈路傳輸給移動(dòng)臺(tái)，移動(dòng)臺(tái)根據(jù)數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，最終得到高精度的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量值。

3.3 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是一種綜合多種技術(shù)形成的測(cè)量技術(shù)。我們運(yùn)用數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別等多種科學(xué)理論和方法，將其有效地整合為一個(gè)整體，并以此成果為理論基礎(chǔ)更大限度地發(fā)揮各項(xiàng)計(jì)量技術(shù)的綜合優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到促進(jìn)優(yōu)勢(shì)技術(shù)積累的長期計(jì)量管理目標(biāo)。數(shù)字航天攝影航空測(cè)量測(cè)繪技術(shù)以多種航空攝影數(shù)字測(cè)量方法為技術(shù)基礎(chǔ)，利用多種航空攝影數(shù)字測(cè)量方法測(cè)繪天空、天體地形、地籍測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，提供數(shù)字化、圖像化、線描等工程測(cè)量方法。

3.4 數(shù)字地形圖

在工程測(cè)量中有效使用數(shù)字地形圖可以構(gòu)建全面而準(zhǔn)確的數(shù)字地形模型（DTM）。在調(diào)查過程中建立 DTM 后，可以根據(jù)它繪制各種比例尺。三維地形透視圖、不同尺度的等高線圖、不同尺度的地形橫截面也可用于計(jì)算水位，通過DTM 面積分析可以確定一個(gè)流域面積范圍和公式計(jì)算流域面積。在城際公路和高速鐵路布線設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，甚至可以通過使用DTM 技術(shù)繪制不同地形的三維方向軸視圖和縱、橫斷面布線視圖，更好地幫助進(jìn)行自動(dòng)公路布線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和自動(dòng)規(guī)劃城際公路和高速鐵路部分路線，確保最新和最優(yōu)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

4 工程測(cè)量GPS 動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

GPS 主要用于進(jìn)行工程精度測(cè)量中的動(dòng)態(tài)精度監(jiān)測(cè)，獲取數(shù)據(jù)的計(jì)算方法主要是通過利用相對(duì)準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系來確定工程精度測(cè)量控制坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，通過合理設(shè)置控制測(cè)量坐標(biāo)與進(jìn)行工程精度測(cè)量之間的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換以及參數(shù)關(guān)系來獲得相對(duì)應(yīng)的精度。如果不需要知道各個(gè)坐標(biāo)之間相互存在關(guān)聯(lián)的各個(gè)坐標(biāo)和節(jié)點(diǎn)的準(zhǔn)確性和坐標(biāo)，我們就需要直接通過坐標(biāo)變換法的計(jì)算才能得到準(zhǔn)確坐標(biāo)。在這種情況下，如果坐標(biāo)的變換參數(shù)的范圍是相對(duì)的，則應(yīng)使用更大的已知點(diǎn)來保證坐標(biāo)的正確性。由此可見，我們?yōu)榱吮ＷC動(dòng)態(tài)測(cè)量的精度，必須快速獲取必要的坐標(biāo)，同時(shí)還要保證控制網(wǎng)絡(luò)測(cè)量的精度。利用GPS 工程動(dòng)態(tài)基線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行整個(gè)工程基線測(cè)量，對(duì)目前獲取的所有GPS 工程測(cè)量坐標(biāo)值數(shù)據(jù)的所有獨(dú)立基線上的觀測(cè)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)行無條件約束平差分析處理，并結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行清理，控制網(wǎng)絡(luò)分辨率。在此過程中，GPS 控制網(wǎng)的內(nèi)部精度應(yīng)對(duì)GPS 控制網(wǎng)的內(nèi)部精確度進(jìn)行嚴(yán)格的檢查，在滿足工程測(cè)量要求的前提下還要對(duì)其可能存在的誤差進(jìn)行有效分析。在執(zhí)行校準(zhǔn)計(jì)算時(shí)，應(yīng)消除測(cè)量數(shù)據(jù)中的重復(fù)測(cè)量誤差，因?yàn)檫@可能會(huì)影響控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的準(zhǔn)確性。[2]

5 在建筑工程測(cè)量技術(shù)中數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的使用前景分析

5.1 在建筑工程測(cè)量定位中廣泛地使用數(shù)字測(cè)量技術(shù)

建筑物的測(cè)繪在建筑工程的開展中占據(jù)十分重要的地位，這個(gè)環(huán)節(jié)的有效開展才能使得項(xiàng)目正常發(fā)展。這也要求在建筑工程開展中，要加強(qiáng)測(cè)繪技術(shù)的準(zhǔn)確運(yùn)用，保證對(duì)建筑的有效測(cè)繪。因此GPS 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，GPS 技術(shù)通過自身擁有的高精度數(shù)據(jù)采集信息和測(cè)量誤差極少的特點(diǎn)，使得測(cè)量出來的效果高于人工技術(shù)。

動(dòng)靜交互還有一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)就是接收衛(wèi)星信息，這樣得出來的分析相對(duì)來說很準(zhǔn)確，也能對(duì)建筑工程的位置進(jìn)行有效定位，讓建設(shè)項(xiàng)目有條不紊地進(jìn)行。

5.2 在建筑工程實(shí)際施工中數(shù)字測(cè)量技術(shù)的使用相關(guān)事宜分析

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，各行業(yè)的競(jìng)爭越來越激烈，建筑行業(yè)相較之前也有了巨大的進(jìn)步。隨著信息化時(shí)代的到來，在建筑領(lǐng)域的進(jìn)步中數(shù)字工程測(cè)繪技術(shù)占有十分重要的作用。數(shù)字工程測(cè)量測(cè)繪技術(shù)不僅可以有效率地減少使用建筑工程的大量勞動(dòng)力，還可以增加工程測(cè)繪工作強(qiáng)度，提高測(cè)繪工作效率，保證彩繪測(cè)量和施工作品的質(zhì)量，該測(cè)繪技術(shù)主要可以通過使用電子測(cè)量經(jīng)緯儀、全站儀、自動(dòng)跟蹤全站儀等多種專業(yè)設(shè)備完成。該技術(shù)能夠有效提高數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)掃描定位圖像效果，良好的軟件實(shí)現(xiàn)性能有助于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析、編程和詳細(xì)定位圖像的自動(dòng)掃描繪制，以提高測(cè)繪作業(yè)的效率，進(jìn)而提高整個(gè)項(xiàng)目的工作效率。同時(shí)，有可能實(shí)現(xiàn)數(shù)字測(cè)量技術(shù)的數(shù)字化和自動(dòng)化。[3]

6 結(jié)語

隨著當(dāng)前我國現(xiàn)代科學(xué)信息技術(shù)以及我國社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步發(fā)展，城鎮(zhèn)化工程建設(shè)進(jìn)一步不斷加速，高層結(jié)構(gòu)建筑物已經(jīng)發(fā)展成為整個(gè)城市高層建筑的使用主體，為了有效確保各種高層結(jié)構(gòu)建筑物的使用安全性，必須對(duì)其建筑工程質(zhì)量進(jìn)行建筑變形強(qiáng)度監(jiān)測(cè)和高標(biāo)準(zhǔn)精度的建筑工程安全測(cè)量。本文通過對(duì)新型GPS 檢測(cè)技術(shù)在建筑工程自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)中的應(yīng)用動(dòng)態(tài)以及測(cè)量數(shù)據(jù)處理等相關(guān)問題進(jìn)行了簡要實(shí)例分析?？芍诮ㄖこ虅?dòng)態(tài)變形測(cè)量監(jiān)測(cè)以及各種工程變形測(cè)量中廣泛應(yīng)用的兩種GPS 動(dòng)態(tài)變形技術(shù)，可以有效實(shí)現(xiàn)變形測(cè)量的高度實(shí)時(shí)性，并且其對(duì)于測(cè)量變形結(jié)果的精準(zhǔn)度也比較高，能夠滿足各種工程變形測(cè)量技術(shù)要求。