建設工程測量中GPS測量技術的應用性分析

尚英學

墾利縣方正測繪有限公司 山東 東營 257000

引言

GPS系統(tǒng)的基本組成單元，一般為空間衛(wèi)星信號、監(jiān)控裝置以及地面衛(wèi)星信號接收的信號數據儀器，這三個基本組成單元都嚴重影響著整體GPS系統(tǒng)的正常運行。另一方面，由于空間衛(wèi)星的重要功能就是為GPS系統(tǒng)供給相應的衛(wèi)星信息，所以人類還專業(yè)設置了衛(wèi)星群，以實現對衛(wèi)星信息的收集，這樣人類就可以隨時隨地得到衛(wèi)星信息了[1]。另外，人類還將GPS系統(tǒng)中的地面監(jiān)測裝置和衛(wèi)星發(fā)射接受訊號器當成是一般使用者的使用裝置，一般被用于接受消息，同時也通過消息進行定位分析，從而使用戶更了解當時的地理信息和交通狀況。

1 GPS測量技術的特征

1.1 操作較為簡單

在進行具體的操作時會不難發(fā)現，由于GPS測量技術具有高度自動化優(yōu)點，且運行過程相對簡單，因此用戶只要能達到下列條件就可以了。首先，仔細采集氣象資料數據；其次，仔細設置和檢測好開關裝置；第三，檢測裝置的標高；最后，可以及時監(jiān)測裝置在工作時間內的狀況。例如：部分工程項目利用衛(wèi)星獲取信息、探測和監(jiān)控，等這些工作都能夠運用GPS測量技術的自動化來實現。當監(jiān)測好后，工作人員可以關閉電源、收好儀表，數據信息收集也就可以輕松地進行下去了。所以，通過運用GPS測量技術實現工程監(jiān)測既能夠增加精確性，也能夠減少工作時限，從而促進了工程監(jiān)測朝著更加智能化方向的發(fā)展[2]。

1.2 實現實時測量

在采用GPS測量技術以后，施工人員就可以隨時開展工程測量工作了，在以前的測量技術里，施工人員就必須在進行測量的時候選取合適的工作日期和良好的氣候。因為以前的測量技術對環(huán)境條件需要相當高，如果在氣候不良的工作環(huán)境當中開展測量工作就會形成一些的偏差，從而也會危害到整個的工程施工，所以測量技術人員就必須選取了恰當的氣候開展測量。這樣的一個測量方式比較容易受時間因素，和氣候因素的影響，從而也就會提高了施工成本。但是通過對GPS技術的應用，能夠有效地克服現階段測量技術所面臨的問題，從而使工程項目可以順利完成，而這樣也就能夠降低了生產成本。

1.3 GPS測量精度高

GPS方格網點定位有著精度高的優(yōu)勢，誤差分布比較平均，符合規(guī)范要求，在完成測量作業(yè)時受環(huán)境和距離的影響也比較小，因此即便是在地形條件差、局部重點的工程中也能夠全方位地進行檢測工作，能夠比較準確地進行對目標的定位，并判斷為三維定位，同時也能夠檢測物體運動中的相對速度，60s的時間能夠將精確度維持在±0.1m的距離，反映了其定位精度高的優(yōu)越性，同時對于載波相位中的相對位置，也會在20min之內進行定位，精確度能夠做到±5mm，若通過進行差分定位，也能夠把精確度做到厘米量級。在對方格網的測量準確度技術指標時，通常使用位置中誤差或使用相對中誤差來表達準確度比較合適[3]。

2 GPS測量技術在工程測量中的具體應用類型

2.1 靜態(tài)相對定位技術

靜態(tài)相對定位方法目前已經被普遍地運用在工程測量的工作中，而靜態(tài)相對定位方法則大致包括了2類：第一，GPS1+N模型（即快速靜態(tài)監(jiān)測模型）；第二，一般靜態(tài)測量模型。GPS1+N模型，是一種利用相應位置信息進行絕對自動定位的標準模型，測量技術人員需要利用二臺上面的已有坐標系點來實現絕對地址定位與數據分析，先把一套GPS測量儀的接收機自動設置為基礎站，將其他一套或多個設備確定為移動站，再利用移動站和基礎站中間的相應地址關聯(lián)，然后再利用所有存在站點的相應位置信息即可得到測量點的絕對自動定位。GPS一+N的測量模式，主要運用在對一定地域范圍內進行的地質測量工作和開展施工放樣作業(yè)等，它比較于傳統(tǒng)的常規(guī)測量方法有著速度較快，無須通視，測量精確度較高的優(yōu)越性。常規(guī)靜態(tài)觀測，則是使用至少3臺甚至更多的GPS接收機來完成觀測工作，通常使用在2個上面，知道坐標點也可能或是不知道坐標點之間的位置，而能夠同時觀測的衛(wèi)星通常在4顆之上甚至更多，而檢測人員所選擇的觀測時間盡管有一定的控制要求，但觀測時間一般都能夠做到在45min之上，從而能夠最大限度地達到觀測時間的增長和效率的提升。

2.2 控制測量

控制測量是工程測量過程當中的一個內容時控監(jiān)測，而GPS測量技術在工程控制監(jiān)測當中的具體運用，一般是為了使其可以很好地為城市規(guī)劃區(qū)或者建設區(qū)做好設計。由于城市控制網的本來體積就很大、監(jiān)控難度也很大的特點，使得城市中一級以及二級和三級線的控制點，在許多狀況時都會被人不經意之間所損壞，而且這會使其在極大的程度上影響工程測量的總體進展。并且為了未來更好地對城市控制點等的各種信號加以提取，所以在工程測試中，GPS靜態(tài)測量這一內容也將被使用得更加普遍。由于GPS測量技術的靜態(tài)測量工作在點和控制點中間并不需要通視這個內容，同時其本身的準確度也是相當高的，所以在城市控制測量過程中，使用這種GPS的靜態(tài)測量技術就可以實現對城市測量點的精確需求。不過還有一點也是值得注意的，由于GPS靜態(tài)測量技術所花費的時間比較長，同時又需要技術人員在后期對所獲取到的數據信號加以處理，在獲取點位內和站點之間的信號時間上相比于其他而言，該類靜態(tài)測量技術也很難以在較短時間內來進行對實際結果的預報。

2.3 變形檢測

施工階段，由于路面與橋梁工程易遭受外部各種因素的影響，而造成地基結構發(fā)生變化或破壞，影響工程自身的穩(wěn)定性。此時就必須及早對工程問題進行處理，以確保施工的質量與安全性。傳統(tǒng)的路橋變化檢測技術會受外部各種因素的干擾，其檢測準確性也備受爭議，在檢測結果中，許多的細微改變會被工程技術人員所忽視，提高了工程施工的安全隱患。而GPS技術則可以克服傳統(tǒng)監(jiān)測技術的缺點，完成了對路橋變化的精密檢測，使其準確度限制在微米量級內，并可以對細微的改變進行迅速反應，從而大大提高了工程施工品質[4]。

2.4 動態(tài)測量

移動臺接收機的數據采集間隔應該設定為與基準站相同，這也是整個觀測流程的前提條件。在為了初始化系統(tǒng)GPS準動觀測操作之前，該方法還可以在已知點的和靜態(tài)觀測也被初始化。完成系統(tǒng)初始化后，無論是在收集數據的過程中，并把接收機安裝到檢測點的數據上，還是漫游者所接收到的并保存在每群存儲器中的坐標數據，都可以獲得厘米量級的定位精度。在一般情況下，車站系統(tǒng)的檢定人員都會在短時間內獲取有關衛(wèi)星電源的衛(wèi)星數據，通常為6~60s。一次測試完畢后，測量員將移至下一次測量點，繼續(xù)進行。在整個監(jiān)測流程中，每個可見的衛(wèi)星接收機都需要彼此保持聯(lián)系，并可以進行持續(xù)監(jiān)控，而液體所接收到的衛(wèi)星信息數據也就必須通過持續(xù)監(jiān)控不中斷地鎖定，并依次停留在每秒鐘的特定數量采集上。而一旦監(jiān)控衛(wèi)星丟失了鎖，系統(tǒng)就需要重新進行初始化，否則工作將無法完成監(jiān)測[5]。

2.5 像控點測量

GPS技術運用于像控點測試可極大地簡化了測試的時候，因為采用傳統(tǒng)方法對象控點實施測試，就必須布設大量的導線來測定相應的水平高點，而采用GPS測量技術中的RTK科技對象控點實施測試時，則是在測點與其附近高等級控制軸線處架設基線站，來測定各像控點的水平面坐標和高度。利用GPS測量技術對象控點開展測定和采用傳統(tǒng)方法一樣，無須逐步布置控制器，極大地提高了測定的效果。

3 GPS定位技術的應用

3.1 在工程測量中的應用

主要是基于地球物理學與幾何學科緊密結合的基本原理，利用空間衛(wèi)星群與地面接收設備的聯(lián)合功能，來實現對多角度的觀察[6]。目前GPS定位技術的使用主要分為二個模型，一類是靜態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求將多臺地面接收設備排列成靜止基線，同時對目標展開觀測，觀察的持續(xù)時間一般在45min以內，隨后要對數據進行計算與數據處理，這個模型的運用起來也比較簡便；還有一類是以載波為基礎的動態(tài)比較位置模型，在這個模型中，要求在序曲位置比較準確的控制點基站中同時設置地面的接收設備，以便完成在各個角度上對實時動態(tài)數據的觀察。當出現了周圍有山和高聳建筑的情形時，若要進行GPS定位技術的使用，就必須和反慣導航技術緊密結合，因為這樣就能防止周圍可觀察到的衛(wèi)星數量減少。

3.2 在工程變形測量中的應用

GPS測量技術的實際應用與實踐工程變化，主要是指由于人為干預等原因而導致建筑出現移動的變化，由于工程變形在建筑工程中是一個普遍存在的問題，因此建筑工程的結構出現變化也就給了GPS測量的現實空間，由于GPS測量技術具有能夠三維空間進行定位的科技優(yōu)點，從而能夠做到對建筑工程變化的即時監(jiān)控。在具體的實際工程中，建筑工程變化就可能包括陸地上的建造物體出現變化、礦井變形、水壩出現變化，還有一些在水上的建筑物體出現淪陷變化等方面。此外，使用GPS測量技術也能夠進行對礦井變形的監(jiān)控，在具體的應用實踐中，往往需要先選擇某個特殊的工作地點，在該地點上建立若干個監(jiān)控點和一個標定控制點，之后再逐步完成GPS接收機的設置，就這樣能夠不斷地接收數據并對歷史數據進行解析，進而使用GPS監(jiān)測技術進行對礦井的自動化監(jiān)控。

3.3 在施水準點測量中的應用

可以說該測定是比較重要的一種技術，如果采取傳統(tǒng)技術進行測量，因為事先沒有進行仔細的考察與預算，所以會導致施水準點過程出現諸多問題，無法保證測量的準確性。如果在測量中測量結果不準確，那么距離會越大，會給施工帶來影響，且工程質量也會有所影響。然而將GPS技術應用其中，可以接收衛(wèi)星信號，對施水準點的具體位置進行測定。除此之外，GPS測量技術的應用還能夠協(xié)調工程觀測的整個進程，對整個測量結果的精度有所保障，會保證施水準點測定工程的有序開展。

3.4 虛擬現實技術應用

對一般的施工測量者來說，需要技術人員進行現場檢查，如果出現了惡劣的地質條件時，極容易引起重大安全事故；在利于GPS科技測試環(huán)境條件時，就能夠有效克服這一問題，也能夠測試地質條件中較為復雜多變的區(qū)域，而使用GPS科技所產生的測試環(huán)境條件，也往往具備交互作用、真實感強等優(yōu)勢。同時，在現代GPS系統(tǒng)中，虛擬現實科技，以及電腦繪制科技，都能夠很高效地描繪出清晰的三維空間圖形，以便形成科學的工程檢測流程，精確地表示重要檢查項目，以及必須重視的重大安全事件。

4 結束語

在現階段，中國的建設工程檢測工作中引進了現代化的GPS測量技術，可以極大地提高建設工程檢測工作的精確度，對提供整個測量工作的效果也提供著十分有效的促進作用，所以，在實際使用過程中要不斷完善，進而把GPS測量技術運用到更為廣闊的范圍中去，以實現GPS測量技術的現代化價值。