試論GPS在房建工程測量中的應用

肖綺霞

摘 要：房建工程測量工作離不開GPS技術，文章對GPS技術進行了簡要的介紹，并對GPS技術在房建工程測量工作中中的具體應用進行了分析。建筑工程測量技術與其他測量技術相比具有更大的難度，在房建工程測量中運用GPS技術能夠取得更好的測量效果。

關鍵詞：房建工程；工程測量；GPS

中圖分類號：TU198+.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）02-0034-01

在房建工程的各個階段，應用GPS技術進行測量能夠取得良好的測量效果，提高房建工程的質量，將有效的數據支持提供給建筑工程。GPS測量技術具有操作便利、定位精度高、觀測時間短等優點，測站之間也無需進行通視，因此在房屋建筑測量工作中GPS技術得到了廣泛的應用。

1 GPS測量技術

1.1 GPS的組成

GPS技術是一種最為普遍的現代數字化測繪技術，又被稱為全球定位系統。該技術脫胎于20世紀六七十年代美國建立的衛星導航定位項目。GPS系統包括3個主要組成部分：GPS信號接收機、地面監控系統、GPS衛星星座。24顆GPS衛星群共同組成了GPS空間衛星群，每顆衛星的高度約20萬km，在6個軌道面上進行均勻地分布，形成60 °的平面交角。衛星軌道的運行周期是11小時58分鐘，與地球赤道形成了55 °的傾角。這樣一來在任何地點和任何時間的地平線上都可以接收到至少4顆衛星發出的信號，保障了GPS測量技術的定位精確性。

在美國本土、太平洋、印度洋和大西洋中都建立了GPS地面控制系統，其包括監測站5個、注入站3個、主控站1個。GPS的用戶部分包括用戶設備、數據處理軟件和GPS接收器[1]。

1.2 GPS的測量優點

與一般的測量技術相比，GPS測量技術的優點在于觀測時間短、測量精度高等，能夠將準確的三維坐標提供出來，在工程建設中應用的非常廣泛。無論是房屋建筑工程測量，還是水利工程測量、基礎設施修建測量等領域都開始廣泛地應用GPS測量技術。

①操作便利。由于GPS技術具有較高的自動化程度，而且在當前的技術水平下已經能夠實現GPS接收機的操作傻瓜化和小型化，觀測人員在測量的過程中只需將電源打開，并將天線整平和對中，量取天線高，就可由GPS接收機進行自動觀測。數據處理軟件會自行處理數據，儀器會自動完成衛星的跟蹤觀測和捕獲工作，從而將最終的三維坐標得出來。

②能夠提供三維坐標。通過GPS技術能夠對觀測站的平面位置進行精確的測定，而且還能將觀測站的大地高程精確地測定出來。

③觀測時間較短。一般情況下30～40 min內GPS就可以完成對一個觀測站的觀測。如果要進一步縮短觀測時間還可以使用快速靜態定位的方法。如果使用rtk法對測點坐標進行測量，可以在5 s之內完成整個測量工作。

④較高的定位精度。雙頻GPS接收機基線解在一般情況下的精度可以達到5 mm+1 ppm，GPS技術的測量精度能夠達到紅外儀的標準，也就是5 mm+5 ppm。然而在長距離的情況下GPS能夠發揮更好的作用，GPS在100～500 km的基線上的精度能夠達到10-6-10-7[2]。

⑤各測站之間不需要通視。在測量學中測站之間的相互通視是一個重點和難點問題，而GPS技術的測站之間不需要通視，從而使選點更加靈活。為了避免GPS衛星信號受到干擾，應該選擇具有開闊上空的測站。

2 在房建工程測量中應用GPS技術

在房屋建筑工程測量中廣泛地應用GPS衛星定位系統，能夠取得良好的測量效果，極大地提高房屋建筑工程測量的測量精度，使整個測量工作更加便利。

2.1 GPS技術設計

①設計依據。根據我國建設部發布的《全球定位系統城市測量技術規程》《城市測量規范》等行業標準，以房屋建設工程的測量合同為依據制定相應的GPS量技術標準。

②設計精度。以測區的具體情況和工程的具體需要為依據，以工程二級GPS網或者城市GPS網作為首級控制網。一般情況下測區的平均邊長不得超過1 000 m，GPS接收機的標稱精度的比例誤差系數不得超過20×10-6，固定物差不得超過15 mm，最弱邊的相對中誤差不得超過1/10 000。

③設計網型和基準。在整個控制網中布置的觀測點有12個，其中有5個高程控制點和2個聯測已知平面控制點。使用的GPS接收機共有3臺，使用邊連式進行網形布設。

④設置觀測計劃。以GPS的幾何圖形強度和衛星的可見預報圖為依據，將最佳的觀測時段選擇出來，并將作業調度表編排出來。一般情況下將空間位置因子PDOP作為幾何圖形強度，當GPS觀測衛星多于4顆，PDOP值低于6，而且衛星分布均勻時，可作為最佳觀測時段[3]。

2.2 實施GPS測量外業

①選點工作。GPS技術的點位選擇比較靈活，圖形結構靈活，測量站點之間也無需通視。然而考慮到后續的測量工作以及GPS測量的特殊性，在選點時要注意以下幾個方面。首先，每個觀測點應該與某一點通視，從而為后續測量工作提供便利。其次，為了避免GPS信號被障礙物吸收或者擋，應該選擇周圍高度角15 °以上無障礙物的地點設置測量點。第三，避免在高壓電線和大功率無線電發射源附近設置點位，避免信號受到電磁場的干擾。第四，點位的設置地點應該選擇易于保存、易于擴展、交通便利、視野開闊的地區，為日后使用和觀測提供便利。最后，在完成選點工作之后要將標識埋設在點位中，并對其進行記錄。

②觀測工作。按照GPS作業調度表來對觀測工作進行安排，選擇15 °作為衛星高度角，45 min作為時段長度，使用靜態相對定位，采樣間隔時間為10 s。將3臺接收機天線分別安置在3個點位上，分別為定向、整平和對中，對天線高進行量取，從而對氣象數據進行測量。在開機之后要對各項指標進行觀察，確認無誤之后根據接收機的提示將相關數據輸入進去，接收機就會進行自動記錄，觀測者根據接收機的記錄將測量手簿填寫清楚。

2.3 處理GPS測量數據

可以使用隨機軟件來對GPS網數據進行處理，分為網平差和基線解算兩個部分。在應用GPS進行房建工程測量的過程中可以發現，在通視困難、地形復雜的地區，GPS技術能夠發揮巨大的優勢。然而在該地區由于具有較差的測距條件，平均邊長達不到300 m的要求，因此基線的相對精度有所降低。此時一些邊長的相對精度超過了1/10 000，如果具有較高的精度要求，要盡量避開短邊，否則就要進行謹慎觀測。GPS接收機已經實現了智能化和自動化，而且觀測時間較短，因此房建工程測量的作業強度也得到了降低。衛星信號的質量和衛星的空間分布會對觀測質量產生直接的影響，然而地形條件往往會對一些點位的選定造成限制，出現建筑物和樹木遮擋的情況，此時要選擇最佳的觀測點和觀測時段進行觀測，并且對步話機和手機等設備進行合理的使用。

可以使用隨機軟件來完成GPS測量的數據處理和傳輸工作，此時應該保障已知數據和衛星信號的質量，從而保障控制點三維坐標的精確性。一般情況下聯測的已知高程點不超過5個，影響了控制點的高程精度。在房建工程測量中應該具備足夠的聯測已知高程點，以保障控制點高程的精確度。

3 結 語

GPS技術在工程測量中得到了廣泛的應用。在房建工程測量中應用GPS技術能夠極大的降低作業強度，縮短作業時間，獲得更為精確的測量數據，保障房建工程的施工質量。隨著技術的發展GPS技術在房建工程測量中的應用還會獲得進一步的發展。

參考文獻：

[1] 原濤.淺談GPS技術在工程測量中的應用[J].江西測繪，2013，（4）.

[2] 王小燕.GPS技術在工程測量中的應用[J].江西建材，2012，（6）.