基于GPS 技術在建筑工程測量中應用研究

郭良

（山西六建集團有限公司，山西 太原 030024）

1 建筑工程測量工作概述

在建筑工程施工中應用工程測量技術，能夠對工程質量實現有效控制，充分保障建筑工程質量。有效應用工程測量技術，確保相關測量結果的準確性，可以有效提升建筑工程項目施工的合理性與有效性，充分保障建筑工程施工的安全性。在建筑工程施工中，應當重視工程測量技術的應用，在測量過程中，要注意遵循嚴謹的工作方式，針對不同的建筑工程，結合施工現場的具體狀況選擇合適的測量技術，一定要保證相關測量結果的準確性，才能為建筑工程提供有效的數據支持，進而保障建筑工程施工的順利進行。

2 建筑工程工程測量方法

2.1 測量平差理論

現階段測量平差理論中，被廣泛應用的是最小二乘法。通常采用有一定限制條件的平差模型，即概括平差模型，是現代平差模型的統一模型。在建筑工程測量工作中，多數測量單位會采用復合導線并進行逐級加密的方式來布設相應的平面控制網，但由于缺乏充足的多余觀測，相應的粗差難以被抵消。在相關工程施工區域中布設控制網時，首級網點應當采用GPS 進行測量，然后再使用統一等級的導線網進行全面加密。按照測量平差理論，所布設的導線網應當具備全面、可靠性高以及精密均勻等特點。

2.2 控制網優化設計理論與方法

對施工控制網的優化設計，可以采用模擬法和解析法這兩種方法。解析法是在優化設立理論構造目標函數與約束條件的基礎上，求解目標函數的最大值和最小值，其中約束條件或目標函數是控制網質量指標。選擇模擬法可以得到更加切實可行的方案，在對相應的觀測值進行平差計算后，可以有效模擬相應觀測值粗差對計算結果的影響情況。如果控制網對精度有較高的要求，就要注意在優化設計中進行精細計算，確保計算結果的精確性。

3 GPS 測繪技術的主要優點

3.1 高精度

工程測繪中GPS 技術的運用獲得的最終測量結果具有高精準度，在運用GPS 時，精準度與紅外儀相似，同時此種技術在運用時受環境影響較小。因此測繪工作在開展時可以充分運用這一優勢，即使在環境復雜、條件惡劣的情況下也可以保證工作的順利進行[2]。除此之外，此種技術在使用時能夠在短時間對長距離進行科學定位，并保證定位的精準程度。采集的數據使用WGS84 坐標系下具體坐標，一般情況下自定義使用西安80 坐標，西安80 坐標需了解所在地區實際中央經線以及三參。

3.2 自動化程度高

將GPS 運用于工程測繪時，對技術進行了適當改進，在此情況下，接收儀在使用時更加智能和簡單。同時GPS 在實際工作中，工作人員僅需改進施工觀測方式，對系統不斷進行完善，并使用軟件再對其進行處理，最終獲得測量結果，結果為三點坐標，其他內容需運用其他技術或者是衛星將其完成，這種檢測方式的運用能夠使工作水平和檢測效率得到極大的提高。工作人員在工作中僅僅需對天線進行整半、對中便能進行自動觀測，然后運用數據處理方面的軟件分析處理，最終獲得三維坐標，測繪工作主要是機械運用自動化形式完成。

3.3 全天候

GPS 在工程測繪中的運用，能夠實現對較多環境進行使用，衛星往往在分布上比較均勻，處于任何位置都可以通過系統進行檢測，在此情況下就能保證檢測實施時的全天候，充分發揮其不受時間限制的優勢。

4 GPS 定位系統在大比例地形圖測量中應用及技術實現

4.1 測量控制應用

隨著GPS 系統測量的出現，導線測量逐漸走出了歷史的舞臺。同時，導線測量不能滿足大比例尺地形圖測量的要求。因此，GPS 系統測量將逐漸成為建筑工程大比例尺地形圖測量的主要應用技術。從GPS 系統在靜態測量過程中的特點和優勢分析，GPS 系統在運行過程中不需要通視，增加了測量工作的靈活性，同時可以有效地提高測量精度。對于靜態測量控制，在后續的數據處理中存在一些不足，往往因為測量控制過程難以控制，導致重復測量，數據精度不足，因此在測量控制的應用過程中，要保證定位結果的精度，提高衡量成功率。

4.2 圖像控制點測量在建筑工程大比例尺地形圖中的應用

圖像控制點的測量與GPS 測量技術相輔相成，緊密相連。在應用過程中，首先要選擇圖像控制點的測量位置，通過設置控制點的坐標，實現交叉點的綜合測量。另外，由于建筑工程大比例尺地形圖測量過程中存在測量難點，應根據圖像控制點測量的優點，與圖像控制點測量的精確采集通道緊密結合，根據圖像控制點位置的確定，及時分析控制點的分步測量標準化控制，縮短作業周期，提高GPS 系統測量效率。

另外，在建筑工程大比例尺地形圖測量中的建筑規劃、土地利用測量和小比例尺控制技術中，要從宏觀和微觀兩個方面分析GPS 技術應用與實現的理論，建立邊界點的坐標和位置，從而促進大比例尺地形圖測量過程中相互融合圖層的標準化。將數字測量技術與自動測量技術相結合，根據三維坐標的獲取原理，將數據組合理論融入地形測量過程中，進行有效的控制。

5 應用案例分析

選取某地區比例尺為1:1000 的地形圖，首先進行首級控制點的布選，布設E 級GPS 控制網，其精度及誤差控制在10mm 以下，同時比例誤差控制在20mm 以下，都符合測量規范的要求。其次，對整個待測區域進行實地勘察，在E 級測量控制網中，由3個待測點和2 個已知點組成，且均以代號“GE”開頭。以靜態引入的方法，實現3 個待測點的GPS 測量，架設基站架，對以前的觀察點進行數據校準，每次搬站的過程應符合規范要求。

依據測量的結果準確填寫統計信息，確保測量的準確度，最后選取中數使用，確保天線高紀錄的一次性統計，不可進行修改。

數據測量觀察過程中的準確度及其控制措施如下：為確保GPS數據測量及統計準確度，對于各項參數的限差進行規范化分析，衛星高度角在一級等級范圍內應大于等于15，且二級同上。有效觀測衛星數在一級設置為大于等于5，二級設置為大于等于5；平均重復設置站數和時段的長度，在等級一和等級二中相等，數據采集的時間段為10min 以上，60min 以下。觀測的過程中應認真，且維持兩次測量，確保數據測量的精度符合規范要求。在基線解算及使用GPS接收機測量的過程中應使用商用軟件，測算得出GPS 網相鄰點弦長精度不超過9.0ppm，環線全長相對閉合差不能超過15.0ppm。

6 GPS 測量定位技術精度、可靠度分析

6.1 控制點測量精度的驗證分析

為了能夠通過GPS 有效額的實現測量點位的精度驗證分析，以2 級全站儀為主要導線技術研究實施設備，選取其中8 個側位點進行數據的測量及收集，針對測量同一位置下的已知控制點位，選擇使用GPS-RTK 測量技術，實現雙基準站法的高效應用。在大比例尺地形圖的測量環節中，可選擇使用流動站系統，測量數據中觀測時間少1min，要對地位坐標進行測量穩定性分析，針對控制點位的測量標準，實現測量數據的有效記錄，記錄過程中次數應少于4 次，并取平均值，以實現坐標控制點的合理應用。由于測量過程中的平面精度需求相對較高，且精度的測量要符合一級導線的實施要求，在高程精度的水準測量要求中，要基于雙基準站的測量應用方法，以利于流程性的隨機變化為主，對RTK 的檢測結果進行偶人性誤差分析，以有利于消除對基準站中自身誤差動態測量點的系統化影響，從而提升GPS-RTK的動態測量點的精準性。雙基準站法的應用過程中，依據對流層中的延遲效應，可通過GPS-RTK 技術的隨機變化性，大大提高GPS 測量技術的應用精度。

6.2 碎步點測量精度分析

在應用斷點測量技術時，測量精度與城市空地衛星高度有關，在建筑工程中應根據建筑物密度的不同選擇測量方法，可分為全站儀測量和非支點測量。同時，在測量技術的基本要求下，根據斷點的提取方法和分布原則，對GPS-RTK 高程測量進行重點抽查，抽查次數定為200 次。在現場施工技術人員對測量信息的反饋中，RTK 技術可以充分發揮城市開闊地區地形圖測量定位的優勢，在建筑物密集但無高樓的地區，在接收機中桿加高后，可以避免其缺點，定位的優勢也可以發揮出來。

6.3 地形圖測量質量檢測與控制分析

在測繪過程中，要充分結合GPS-RTK 測量技術，分析測繪過程中的相關任務體系，將其劃分為四個不同的任務組，然后根據組內的任務集，測量測量區域內的平行關系，并測量了會議過程中的推進距離，一般定為200m，考察和測試了三種測量方法的測量效果。

7 結論

總之，GPS 測繪技術與傳統測繪技術相比優勢更加明顯，測繪時可以對測繪數據進行精準采集，并且操作時的便捷程度比較高，當前成為工程測繪中較為常用的一種技術。這種技術的運用能夠保障工程設計方案在制定時的科學性與合理性，保證整個施工過程在有序狀態下進行，避免誤差出現過多積累，有利于測繪數據價值性的發揮。同時這一技術的運用能夠將測繪難度降低，確保工程在建設時的質量和安全。