GPS在房建工程測(cè)量中的應(yīng)用解析

張 翔/廣西建工集團(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司

GPS在房建工程測(cè)量中的應(yīng)用解析

張 翔/廣西建工集團(tuán)第二安裝建設(shè)有限公司

GPS測(cè)量技術(shù)在20世紀(jì)80年代就在美國(guó)被研發(fā),同時(shí)，GPS測(cè)量技術(shù)在20世紀(jì)90年代隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,而被投入使用并得到了廣泛應(yīng)用。因?yàn)镚PS技術(shù)的組成部分主要是空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)以及用戶設(shè)備三個(gè)部分。而且實(shí)現(xiàn)GPS導(dǎo)航定位主要是通過接收衛(wèi)星發(fā)射出來的無線電信號(hào)。所以,自GPS技術(shù)發(fā)展以來,不但能為國(guó)防經(jīng)濟(jì)與軍事建設(shè)提供的服務(wù)非常重要,同時(shí)也在社會(huì)其他各個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用,從而使GPS測(cè)量技術(shù)日趨成熟。本文筆者對(duì)GPS在房建工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析探討，希望對(duì)相關(guān)從業(yè)人員具有借鑒意義。

GPS；房建工程；測(cè)量；應(yīng)用

前言

GPS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量的準(zhǔn)確性較高、定位較快、測(cè)量時(shí)間較短，尤其適用于野外勘察測(cè)量，具有較強(qiáng)的便攜性。GPS控制測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)是遙感技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)。因此在開展測(cè)量時(shí)應(yīng)該對(duì)接收設(shè)施、大氣層、衛(wèi)星軌跡等因素進(jìn)行充分的考慮。

一、GPS測(cè)量技術(shù)概述

（一）GPS技術(shù)概念

GPS技術(shù)即全球定位系統(tǒng)技術(shù)，該技術(shù)主要利用了衛(wèi)星導(dǎo)航和定位技術(shù)，可以對(duì)地面任意衛(wèi)星覆蓋區(qū)域進(jìn)行定位和觀測(cè)，這種技術(shù)最早是在上世紀(jì)70年代由美國(guó)研發(fā)而成的，但真正建設(shè)好這項(xiàng)技術(shù)卻是在1994年。我國(guó)對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用起源于近些年，和我國(guó)衛(wèi)星技術(shù)的不斷發(fā)展有很大關(guān)聯(lián)。GPS技術(shù)在我國(guó)應(yīng)用最廣泛的項(xiàng)目是定位、導(dǎo)航和測(cè)量。

（二）GPS技術(shù)的特點(diǎn)

GPS技術(shù)是科技發(fā)展的產(chǎn)物，其所具有的特點(diǎn)也必然是科技發(fā)展所帶來的優(yōu)勢(shì)。主要有如下幾點(diǎn)。

1.定位快速準(zhǔn)確。

由于GPS技術(shù)在各項(xiàng)配置上較為完善，并且采用了先進(jìn)的技術(shù)，使得接收基線解精讀可達(dá)到5mm+1ppm，能夠媲美紅外儀的精度，而當(dāng)前紅外儀的精度是5mm+5ppm。但是紅外儀只能夠適用于較短距離的應(yīng)用，而GPS技術(shù)可以完成遠(yuǎn)距離的精確定位。這就為定位、測(cè)量的需求打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.操作簡(jiǎn)便。

GPS技術(shù)在使用起來也相對(duì)便利，主要由于GPS技術(shù)日漸趨向自動(dòng)化，很多方面的指令要求都可以直接完成。比如日常使用較多的定位、導(dǎo)航，都可以在很短的時(shí)間內(nèi)得到有效的結(jié)果。而在測(cè)量時(shí)，大都只需要通過觀測(cè)站進(jìn)行觀測(cè)，并用接收機(jī)接收到測(cè)量信息即可，接收機(jī)的結(jié)構(gòu)重量也在不斷改善，并且受到天氣等外在因素的影響很小，這就給相關(guān)的工作人員提供了很大的便利。

3.測(cè)量迅速精準(zhǔn)。

GPS可以測(cè)量出三維坐標(biāo)，因此在測(cè)量方面所得到的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確和全面。而且其所需要的觀測(cè)時(shí)間較短，一般需要三四十分鐘的時(shí)間就可以獲得觀測(cè)的測(cè)量數(shù)據(jù)。而且如果選用靜態(tài)定位方法的話，其所需要的測(cè)量時(shí)間更短。而如果采用更為先進(jìn)的RTK（實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法）來進(jìn)行測(cè)量，則可以在5秒鐘內(nèi)就獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

4.測(cè)站之間無需通視。

GPS測(cè)站的設(shè)立較為簡(jiǎn)單，尤其是測(cè)站之間并不需要實(shí)現(xiàn)完全的通視，即便是測(cè)站之間無法相互觀測(cè)也可以獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。這和GPS測(cè)量技術(shù)的工作原理相關(guān)，因此僅需要測(cè)站上方空間和視野開闊，以便能夠順利接收到衛(wèi)星所返回的信息。對(duì)于施工環(huán)境較為復(fù)雜的工程測(cè)量來說，GPS所具有的這些特點(diǎn)恰恰是最大的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)，選擇GPS測(cè)量能夠提高工程測(cè)量的效率和準(zhǔn)確度。

二、GPS測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

（一）GPS技術(shù)的外業(yè)實(shí)施

GPS外業(yè)的實(shí)施主要包括選點(diǎn)和觀測(cè)兩個(gè)方面，在準(zhǔn)確的選點(diǎn)觀測(cè)之后，就可得到有效的測(cè)量數(shù)據(jù)。

1.選點(diǎn)的要求。

首先依據(jù)GPS技術(shù)的要求，選點(diǎn)時(shí)要將GPS接收設(shè)備放置在空闊、上方15°角以上沒有遮擋物的位置，并且要選擇工程施工的關(guān)鍵點(diǎn)，不能隨意選點(diǎn)。其次，在選點(diǎn)時(shí)，如果能夠設(shè)置兩點(diǎn)相通的位置最好，這樣可以在之后的測(cè)量中還能用上，但如果實(shí)在受到限制，也不影響測(cè)量數(shù)據(jù)。再次，觀測(cè)點(diǎn)的附近不應(yīng)該有一些大功率的設(shè)備或者是電磁的干擾，也必須考慮到遠(yuǎn)離高壓線的、減少多路徑效應(yīng)的影響。最后，觀測(cè)點(diǎn)還應(yīng)該設(shè)置在交通便利、地面基礎(chǔ)穩(wěn)定的地區(qū)，以防地面基礎(chǔ)不穩(wěn)定、或者有震動(dòng)會(huì)影響到觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。另外，在選定觀測(cè)點(diǎn)之后，要先按要求進(jìn)行明確的數(shù)字標(biāo)注，再將同樣數(shù)字標(biāo)注的接收設(shè)備一一對(duì)應(yīng)放置，還需在平面圖上標(biāo)注點(diǎn)位，以便于接下來的數(shù)據(jù)計(jì)算和圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。

2.觀測(cè)的要求。

在觀測(cè)時(shí)，主要是要放置好信號(hào)接收天線，然后開機(jī)進(jìn)行觀測(cè)，做好氣象參數(shù)的測(cè)定以及觀測(cè)結(jié)果的記錄。為了確保結(jié)果的準(zhǔn)確，防止結(jié)果丟失，還應(yīng)及時(shí)把觀測(cè)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移在相應(yīng)的移動(dòng)硬盤中。需要注意的是，為了不影響后期的基線解算，所觀測(cè)的時(shí)間不宜太短，必須確保能夠觀測(cè)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)為宜。

（二）GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)處理

GPS測(cè)量的數(shù)據(jù)需要進(jìn)行專業(yè)的數(shù)據(jù)處理。其處理的主要流程是：數(shù)據(jù)采集-數(shù)據(jù)傳輸-數(shù)據(jù)的預(yù)處理-基線計(jì)算-GPS網(wǎng)平差-最終數(shù)據(jù)的得出。具體來看，需要注意的是GPS接收到的數(shù)據(jù)需要先進(jìn)行數(shù)據(jù)的分流，也就是對(duì)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的處理，先剔除掉本次數(shù)據(jù)計(jì)算并不需要的數(shù)據(jù)，以減少接下來數(shù)據(jù)的處理量。然后需要將各種不同的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行統(tǒng)一整理，確保所有數(shù)據(jù)都可以按照統(tǒng)一格式輸入到計(jì)算設(shè)備中。接下來就需要對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，查看是否存有較大誤差。在進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，主要的目的就是提高觀測(cè)值的精度，避免在大量數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)出現(xiàn)誤差。

（三）GPS布網(wǎng)工作分析

在實(shí)際的工作過程中，GPS測(cè)繪技術(shù)在布網(wǎng)工作中具有重要作用，能夠?qū)€路以及帶狀的工程進(jìn)行測(cè)繪。例如對(duì)一些引水工程進(jìn)行測(cè)繪。在實(shí)際的測(cè)繪過程中，工作人員都采用點(diǎn)連式或者邊連式的方式對(duì)三個(gè)交匯點(diǎn)的圖形進(jìn)行發(fā)展。如果是對(duì)于一些工程樞紐進(jìn)行施工，工作人員就會(huì)選擇邊連式、網(wǎng)聯(lián)式的方法對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，能夠有效的增強(qiáng)網(wǎng)格的精準(zhǔn)度以及強(qiáng)度，從而能夠保證GPS控制網(wǎng)格數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提高了工作質(zhì)量。另外，GPS測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過程中，不會(huì)受到天氣條件，并且測(cè)量的速度較快、定位所需要的成本較低。

三、GPS的發(fā)展前景

從該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展歷程來看，最早發(fā)明該項(xiàng)技術(shù)的國(guó)家美國(guó)早于上世紀(jì)90年代初就已經(jīng)全面應(yīng)用該技術(shù)，同時(shí)利用其各項(xiàng)性能廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，經(jīng)過若干年的發(fā)展滯后，目前地球已經(jīng)全方位的進(jìn)行了覆蓋，所以其提供的服務(wù)也可以是針對(duì)于全球范圍之內(nèi)。不僅精度高而且速度、效率都十分領(lǐng)先。足見該項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用程度及廣泛度，除此之外還廣泛的被應(yīng)用于如軍事、通信等等領(lǐng)域。由于該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)明及快速普及深深的對(duì)工程測(cè)量中的許多測(cè)量方法產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

四、總結(jié)

綜上所述，當(dāng)前工程建設(shè)發(fā)展中產(chǎn)生對(duì)工程測(cè)量較為高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，形成了高精度、高效率工程測(cè)量方式的需求。應(yīng)對(duì)這一技術(shù)發(fā)展需求，必須有針對(duì)性地研究適應(yīng)當(dāng)前技術(shù)應(yīng)用環(huán)境和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的GPS測(cè)量技術(shù)。只有通過GPS測(cè)量技術(shù)來提高測(cè)量精度和測(cè)量效率，才能實(shí)現(xiàn)更具精度優(yōu)勢(shì)和測(cè)量效率優(yōu)勢(shì)的高效工程測(cè)量作業(yè)，為建筑工程建設(shè)施工順利進(jìn)行和取得預(yù)期的建設(shè)目標(biāo)及成效發(fā)揮重要的保障作用。

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[2]劉發(fā)明.GPSRTK技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用淺析[J].中國(guó)地名,2013(11):58-59.