GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的運(yùn)用

楊喜明 威海地質(zhì)工程勘察院

1 前言

在國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)技術(shù)水平不斷提升的過(guò)程中，信息技術(shù)的應(yīng)用變得愈加廣泛，并且在人們的生產(chǎn)生活中，有著先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的有效應(yīng)用。GPS技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用時(shí)，可以獲得良好的成效，對(duì)施工效率及質(zhì)量的提高來(lái)說(shuō)有著重要作用和價(jià)值，需要相關(guān)部門(mén)及工作人員進(jìn)行全面研究和分析，對(duì)技術(shù)進(jìn)行合理改進(jìn)和完善。

2 在建筑工程測(cè)量中傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式存在的主要問(wèn)題

2.1 缺乏對(duì)測(cè)量工作重要性的認(rèn)識(shí)

在開(kāi)展施工方案編制工作的過(guò)程中，由于施工人員缺乏地質(zhì)勘測(cè)意識(shí)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲得不夠全面。與此同時(shí)，在建筑工程建設(shè)及施工過(guò)程中過(guò)于關(guān)注成本控制，對(duì)工程測(cè)量重視度不高，導(dǎo)致很多工作無(wú)法順利開(kāi)展和落實(shí)，例如選擇的測(cè)量方式不合理以及測(cè)量工序不夠科學(xué)等，對(duì)于測(cè)繪質(zhì)量而言是不利影響因素。

2.2 測(cè)量設(shè)備的準(zhǔn)備工作不夠充足

在采用傳統(tǒng)的人工測(cè)量方式時(shí)，可以進(jìn)行利用的設(shè)備以及儀器種類較少。通常情況下，多會(huì)使用大刻度卷尺進(jìn)行測(cè)量，導(dǎo)致測(cè)量工作不夠精細(xì)化。雖然部分建筑工程建設(shè)過(guò)程中會(huì)使用對(duì)測(cè)量軟件，但是由于缺少完善的輔助設(shè)施，使得實(shí)際測(cè)量工作無(wú)法滿足工程整體的數(shù)據(jù)需求。由于測(cè)量設(shè)備準(zhǔn)備的不全面，使得測(cè)量工作浮于表面，很難獲取有效的數(shù)據(jù)信息。

2.3 傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量精度較低

對(duì)建筑工程測(cè)量工作產(chǎn)生重要影響的因素較多，如施工人員以及測(cè)量取值標(biāo)準(zhǔn)等。首先，在人工測(cè)量方面，由于測(cè)量人員的專業(yè)技能及綜合素質(zhì)無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，導(dǎo)致很多工作很難順利開(kāi)展，數(shù)據(jù)測(cè)量的精度及準(zhǔn)確性無(wú)法得到保證。同時(shí)因?yàn)椴僮魅藛T綜合素質(zhì)不是很高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)先進(jìn)儀器的合理操作和使用，從而出現(xiàn)操作失誤等情況；其次，在實(shí)際開(kāi)展測(cè)量工作的過(guò)程中，缺少科學(xué)的取值標(biāo)準(zhǔn)，使得建筑工程建設(shè)的實(shí)際方向難以明確。

3 GPS測(cè)量技術(shù)具備的基本特點(diǎn)分析

3.1 GPS測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛且功能多樣化

GPS測(cè)量技術(shù)具備很多應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)方面有著廣泛應(yīng)用，如時(shí)間測(cè)試、導(dǎo)航以及速度測(cè)試等。同時(shí)GPS 技術(shù)依然在不斷的更新和改進(jìn)過(guò)程中，可以在多領(lǐng)域中應(yīng)用，并且能夠得到良好的成效。GPS定位系統(tǒng)的應(yīng)用范圍相對(duì)較為廣泛，從基礎(chǔ)設(shè)備到山川河流，與此同時(shí)，應(yīng)用過(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境的影響很小，并且受到環(huán)境影響的程度也較小，無(wú)論在炎熱地區(qū)還是寒冷環(huán)境中，或者在暴雨及地震氣候條件下，GPS技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量，與傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量技術(shù)相比，具備效率高及性能強(qiáng)大等優(yōu)勢(shì)。

3.2 GPS測(cè)量技術(shù)的定位精度較高

在利用GPS 技術(shù)開(kāi)展建筑工程測(cè)量工作時(shí)，其能夠在50km 的范圍內(nèi)，達(dá)到1×10-6～2×10-6的準(zhǔn)確定位目標(biāo)，如果將基線范圍調(diào)整為100km～500km，其定位的準(zhǔn)確度可以達(dá)到10-7～10-8。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)不斷的更新和改進(jìn)，如果基線范圍達(dá)到2000km以上時(shí)，定位精確度可以維持在10-9以上，從而充分滿足建筑工程測(cè)量的基本需求。

3.3 GPS測(cè)量技術(shù)具備較高的自動(dòng)化程度

在對(duì)GPS 測(cè)量技術(shù)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中具備很多優(yōu)勢(shì)，如擁有相對(duì)較高的自動(dòng)化程度，同時(shí)實(shí)際操作步驟簡(jiǎn)單，操作人員僅需要操作儀器儀表，做好數(shù)據(jù)的收集工作，并實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)儀表的狀態(tài)，使其能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行即可。在GPS 系統(tǒng)中，設(shè)備可以對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行自動(dòng)捕捉，并進(jìn)行相應(yīng)的記錄，且在結(jié)束觀察工作后，僅需進(jìn)行電源的管理操作。如果利用GPS測(cè)量技術(shù)開(kāi)展建筑工程測(cè)量工作，可以提高工作效率和質(zhì)量。

3.4 GPS技術(shù)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)時(shí)間投入較少

應(yīng)用GPS 測(cè)量技術(shù)的過(guò)程中，可以通過(guò)對(duì)控制網(wǎng)布局方式的運(yùn)用進(jìn)行直接測(cè)量工作，針對(duì)不同的觀測(cè)點(diǎn)開(kāi)展數(shù)據(jù)測(cè)量和收集工作，使得實(shí)際投入的時(shí)間有所減少。與人工測(cè)量的方式相比，可以節(jié)約較多的資源。除此之外，在實(shí)際測(cè)量工作開(kāi)展的過(guò)程中，可以保證覆蓋范圍的廣泛，提高測(cè)量工作的質(zhì)量和效率，減少不合理或者不專業(yè)測(cè)量帶來(lái)的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。

3.5 GPS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在的缺點(diǎn)

GPS 技術(shù)在建筑工程測(cè)量工作的開(kāi)展和落實(shí)過(guò)程中雖然應(yīng)用具有很多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可以收獲良好的效果，但是應(yīng)用過(guò)程中避免不了會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。首先，在開(kāi)展測(cè)量作業(yè)時(shí)，會(huì)在不同程度上受到地形變化的影響，例如部分狹窄以及封閉的區(qū)域內(nèi)，GPS技術(shù)無(wú)法正常應(yīng)用；其次，在城市化建設(shè)過(guò)程中，建筑物的高度不斷升高，會(huì)在一定程度上遮擋GPS 信號(hào)，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量的連續(xù)性及準(zhǔn)確性有所降低；最后，在開(kāi)展建筑工程測(cè)量作業(yè)時(shí)，需要有較高的成本投入，給相關(guān)單位和部門(mén)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

4 GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用分析

4.1 GPS定位技術(shù)的作用和優(yōu)勢(shì)

GPS 測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用原理為通過(guò)物理及數(shù)學(xué)幾何等基礎(chǔ)理論的結(jié)合，與GPS 系統(tǒng)空間分布的衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，分析地面裝置發(fā)出的請(qǐng)求，實(shí)現(xiàn)對(duì)地理環(huán)境的測(cè)繪工作。常用的GPS 測(cè)繪技術(shù)手段有兩種，即靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位。與動(dòng)態(tài)相對(duì)定位相比，靜態(tài)相對(duì)定位較為簡(jiǎn)單，按照有關(guān)規(guī)定和要求對(duì)地面接收裝置進(jìn)行排序，之后進(jìn)行約45min左右的同步觀察，安排專業(yè)的測(cè)繪技術(shù)人員開(kāi)展數(shù)據(jù)的采集和處理等工作。動(dòng)態(tài)相對(duì)定位有一定的復(fù)雜性，觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)是載波相對(duì)測(cè)量，需要明確工作點(diǎn)的具體位置，之后將地面接收裝置安裝在相應(yīng)的位置，從不同的角度出發(fā)開(kāi)展測(cè)量工作。

4.2 GPS技術(shù)在水下測(cè)繪中的應(yīng)用

開(kāi)展建筑工程測(cè)繪工作的過(guò)程中，水下測(cè)繪是重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是難點(diǎn)所在。主要因?yàn)樗颅h(huán)境存在一定的特殊性，隨時(shí)可能發(fā)生變化，且實(shí)際水位會(huì)影響測(cè)量工具的正常使用，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確等問(wèn)題。尤其是采用人工作業(yè)的方式時(shí)，水下的壓力會(huì)影響測(cè)繪人員的正確判斷，給測(cè)量結(jié)果的精確度帶來(lái)影響。而通過(guò)利用GPS 測(cè)繪系統(tǒng)，可以解決以上問(wèn)題，由于測(cè)量工具攜帶方便，且客觀環(huán)境因素不會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重影響，能夠有效完成測(cè)繪作業(yè)，同時(shí)保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性及可靠性。

4.3 GPS測(cè)繪系統(tǒng)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工程測(cè)量工作中，通常需要采用人工操作的方式完成測(cè)繪工作，不僅工作效率低，且經(jīng)常因人為失誤導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，影響后續(xù)施工作業(yè)。但是在GPS 測(cè)繪系統(tǒng)中，有虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為后續(xù)測(cè)量提供依據(jù)，保證獲取數(shù)據(jù)的完整性及精確性。例如在開(kāi)展測(cè)繪工作之前，可以結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及環(huán)境特點(diǎn)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和相關(guān)軟件構(gòu)建立體模型，向測(cè)量人員展示測(cè)量場(chǎng)景，之后開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析工作，可以幫助測(cè)繪人員提前發(fā)現(xiàn)工作中可能遇到的問(wèn)題，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行處理，為建筑工程測(cè)量工作的順利開(kāi)展提供基礎(chǔ)保障。

4.4 GPS測(cè)繪技術(shù)的布網(wǎng)工作

在建筑工程測(cè)量工作中應(yīng)用GPS 技術(shù)時(shí)，需要做好布網(wǎng)工作，主要采用點(diǎn)或者線連接的方式進(jìn)行布網(wǎng)。開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，需要分析不同地區(qū)的特點(diǎn)，明確其中存在的差異，做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和改變，讓GPS測(cè)繪更加靈活和可靠。GPS 測(cè)繪系統(tǒng)的控制網(wǎng)布設(shè)在很多方面，有著廣泛應(yīng)用且得到的測(cè)量效果顯著，如資源勘查、地質(zhì)測(cè)量、工程測(cè)量及變形監(jiān)測(cè)等，將GPS測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分展現(xiàn)出來(lái)，為工程測(cè)量工作作出巨大貢獻(xiàn)。

5 提升建筑工程測(cè)量中GPS 技術(shù)應(yīng)用水平的有效對(duì)策

5.1 做好控制測(cè)量點(diǎn)的合理選擇

對(duì)于建筑工程測(cè)量工作的開(kāi)展而言，需要保證測(cè)量點(diǎn)選擇的合理性，避免影響GPS 技術(shù)測(cè)量的精準(zhǔn)度。首先，開(kāi)展測(cè)量點(diǎn)選擇工作時(shí)，應(yīng)該站在寬闊的視野角度進(jìn)行分析，保證信號(hào)接收設(shè)備能夠順利完成安裝，并對(duì)周?chē)系K物做好勘察，確保在15°以下；其次，避免在測(cè)量點(diǎn)200m范圍內(nèi)出現(xiàn)大功率無(wú)線電發(fā)射源，例如微波站以及廣播電視臺(tái)等，減少此類信號(hào)接收設(shè)備對(duì)GPS 系統(tǒng)產(chǎn)生不利影響。與此同時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)該保證測(cè)量點(diǎn)與無(wú)線電波傳輸設(shè)備的實(shí)際距離不小于50m；最后，避免測(cè)量點(diǎn)的選擇在高層建筑附近區(qū)域內(nèi)，防止此類建筑物影響衛(wèi)星信號(hào)的有效傳輸。

5.2 加強(qiáng)GPS 技術(shù)與建筑施工放樣環(huán)節(jié)的有機(jī)結(jié)合

開(kāi)展建筑工程測(cè)量工作的過(guò)程中，施工放樣是不可或缺的重要環(huán)節(jié)，包含的內(nèi)容較多，主要有基礎(chǔ)施工放樣、上部結(jié)構(gòu)放樣以及高層建筑施工放樣等，施工人員應(yīng)該確保相關(guān)工作與整體的施工進(jìn)度配套進(jìn)行。其中的基礎(chǔ)施工放樣，通常在建筑工程建設(shè)初期開(kāi)展，實(shí)際目的是對(duì)平面位置及樁孔位置進(jìn)行明確，重點(diǎn)工作內(nèi)容有合理控制開(kāi)挖深度以及基礎(chǔ)模板位置放樣等。如果在施工區(qū)域內(nèi)地形變化較為明顯，可以對(duì)GPS 坐標(biāo)進(jìn)行利用，保證相應(yīng)放樣工作的全面落實(shí)。通過(guò)對(duì)GPS測(cè)量技術(shù)的運(yùn)用，可以在目標(biāo)移動(dòng)的過(guò)程中完成測(cè)量，并保證整體的精度，如果在此過(guò)程中依然存在偏差，需要采用其他定位措施，再一次進(jìn)行放樣測(cè)量。

5.3 保證建筑工程數(shù)據(jù)測(cè)量記錄的詳實(shí)及全面

相關(guān)工作人員應(yīng)該針對(duì)整個(gè)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行詳實(shí)記錄，認(rèn)真整合收集到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并做好合理的分類工作，使得后續(xù)的計(jì)算擁有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和充足依據(jù)。數(shù)據(jù)的測(cè)量和整理過(guò)程中，可以將涉及到的記錄內(nèi)容分為三類，即測(cè)量手簿、觀測(cè)數(shù)據(jù)以及其他類型數(shù)據(jù)信息，與此同時(shí)，認(rèn)真整理原始觀測(cè)數(shù)據(jù)以及接收機(jī)的初始信息。在填寫(xiě)相關(guān)信息的過(guò)程中，應(yīng)該利用鉛筆進(jìn)行記錄，方便后續(xù)數(shù)據(jù)的追加和更改，提高對(duì)數(shù)據(jù)備份的重視，避免因原始數(shù)據(jù)的丟失及不完整等情況帶來(lái)施工負(fù)擔(dān)和壓力。

5.4 對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的處理

完成數(shù)據(jù)采集工作任務(wù)后，需要選擇科學(xué)合理的方式做好數(shù)據(jù)的處理工作，使得數(shù)據(jù)信息的實(shí)際功能及應(yīng)用效率得到提高。在開(kāi)展數(shù)據(jù)處理工作之前，應(yīng)該有效檢驗(yàn)不同數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的可靠及完整，為施工作業(yè)的各階段提供基礎(chǔ)依據(jù)。開(kāi)展C、D、E 級(jí)GPS 網(wǎng)基線相應(yīng)的解算工作時(shí)，通常可以對(duì)設(shè)備中的商用軟件進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類數(shù)據(jù)的合理處理。由于RTK 數(shù)據(jù)涉及到的內(nèi)容較多，范圍相對(duì)較為廣泛，例如點(diǎn)名、屬性以及三維坐標(biāo)等，為了簡(jiǎn)化處理流程，需要在下載RTK數(shù)據(jù)信息的過(guò)程中，對(duì)建筑工程基本的測(cè)量需求進(jìn)行分析，有針對(duì)性的開(kāi)展和落實(shí)測(cè)量工作，保證各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)定可以達(dá)到工程施工要求，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。

5.5 工程平面圖的實(shí)際作用和注意事項(xiàng)

工程具體指工程圖冊(cè)簿籍，實(shí)際作用是記錄工程位置、附屬建筑物類型以及數(shù)量等數(shù)據(jù)信息，通常情況下，工程的主要構(gòu)成部分包含三個(gè)，即工程籍冊(cè)、數(shù)據(jù)集以及工程圖形籍，其中圖形籍具備利用圖形直接描述工程附著物參數(shù)的功能。而對(duì)于建筑工程測(cè)量工作的開(kāi)展而言，其實(shí)質(zhì)是通過(guò)采用測(cè)量手段，針對(duì)工程建設(shè)進(jìn)行測(cè)定和記錄，為后續(xù)的各施工環(huán)節(jié)提供重要的基礎(chǔ)保障。工程平面圖涉及到的范圍較大，不僅包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、工程要素以及工程基礎(chǔ)等，還涵蓋了很多地物要素。除此之外，應(yīng)始終堅(jiān)持應(yīng)用數(shù)學(xué)坐標(biāo)軸的原則，在工程平面圖上構(gòu)建對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)軸，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的合理標(biāo)記，在對(duì)工程地形等方面進(jìn)行剖析測(cè)量時(shí)，可以對(duì)地物相關(guān)知識(shí)進(jìn)行利用。通過(guò)對(duì)工程圖開(kāi)展準(zhǔn)確的測(cè)量工作，可以實(shí)現(xiàn)可靠的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)，從而能夠保證工程調(diào)查內(nèi)容的完整性。

5.6 提高對(duì)工程圖編輯環(huán)節(jié)的重視

編輯工程圖是工程圖測(cè)量過(guò)程中不能缺少的重要環(huán)節(jié)，主要內(nèi)容是將工程圖涉及到的數(shù)據(jù)信息以及坐標(biāo)信息等進(jìn)行綜合性處理。之后將處理后的數(shù)據(jù)作為主要依據(jù)，通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)備的利用，對(duì)工程圖進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，保證輸出精度可以滿足工程建設(shè)需求，同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，合理調(diào)整比例尺。在此基礎(chǔ)上，處理不同參數(shù)的過(guò)程中，應(yīng)該保證與數(shù)據(jù)編輯的密切聯(lián)系，通過(guò)對(duì)多種數(shù)據(jù)的分析，實(shí)現(xiàn)工程圖的合理調(diào)整，為工程信息的科學(xué)處理和利用提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，結(jié)合具體需求嚴(yán)格按照相應(yīng)的步驟開(kāi)展編號(hào)工作。在開(kāi)展工程量的計(jì)算工作之前，應(yīng)該有效查驗(yàn)坐標(biāo)串，防止線狀物以及不同類型的界限出現(xiàn)混亂以及打折的情況。除此之外，進(jìn)行工程量計(jì)算的過(guò)程中，需要以不同界限連續(xù)點(diǎn)位的坐標(biāo)串作為主要依據(jù)，對(duì)辛普森公式進(jìn)行充分利用，深度落實(shí)對(duì)應(yīng)的計(jì)算工作，保證此項(xiàng)工作的專業(yè)性及可靠性。

6 結(jié)語(yǔ)

在新時(shí)期建筑行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，開(kāi)展工程測(cè)量作業(yè)時(shí)，常用的技術(shù)類型比較多，而最為有效的測(cè)量技術(shù)之一為GPS 測(cè)量技術(shù)。此種測(cè)量方式不僅操作簡(jiǎn)單，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工區(qū)域的準(zhǔn)確定位，為各施工環(huán)節(jié)提供重要基礎(chǔ)。在應(yīng)用GPS測(cè)量技術(shù)時(shí)，可以減少測(cè)量環(huán)節(jié)投入的時(shí)間和人力成本，減輕測(cè)量人員的負(fù)擔(dān)和壓力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排及綠色環(huán)保的目標(biāo)。為了提高此項(xiàng)技術(shù)的有效性，需要將先進(jìn)的測(cè)量理念引入到建筑工程建設(shè)中，促進(jìn)城市化建設(shè)及社會(huì)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展。