GPS測繪技術在建筑工程測量中的應用

李朝陽

摘 要 隨著社會經濟的發展和科學技術的不斷進步，建筑工程行業也得到了飛速發展，在與其他行業技術進行融合碰撞的過程中形成了許多新的應用方向和技術革新。GPS技術是一種定位測繪手段，將其應用在建筑工程行業當中，可以開展更加豐富的地形測繪與工程開發，為項目設計、參數計算等提供了更加詳實的信息參考，也是中國自主發射定位衛星與工程技術間的融合發展。本文系統地介紹GPS技術的工作原理和在建筑工程測量當中的應用優勢，詳細討論其測量應用的方向和技術改進優化的措施，以期為GPS技術在建筑工程測量中的應用提供有益幫助。

關鍵詞 GPS測繪技術 建筑工程 測量應用

中圖分類號：P22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）01-0004-03

在空間技術不斷發展的過程中，運用衛星輔助定位與測繪能夠更好地為工程建設、野外勘探等提供基礎數據，加強了對地理信息的了解。GPS技術在許多工程建設行業當中都有著十分廣泛的應用，特別是在建筑工程項目的前期，需要進行地質信息的測繪測量才能更好地形成適宜的設計方案，確保了對特殊地形的有效把握和地質災害區域的合理規避。技術人員需要明確GPS技術在不同場合下的測量技術要點，確保在進行設備調試、數據統計等工作時能夠保證信息可信度。

1 GPS技術的原理

GPS技術是指利用衛星定位的方式開展的測繪測量、位置反饋等手段，其主要運行原理是依靠了衛星進行波的發射與接收時間差來進行精確定位。目前的全球衛星系統可以滿足任意角度處調動4顆以上衛星進行同時測量，可以實現全位置、全天候的信息反饋。在衛星運行的過程中，實現的信息反饋包括經緯度、高程深度等三維信息，在對其他行業進行技術交底的過程中也有更多的應用優勢[1]。GPS技術不僅能夠實現靜態化的定位與測量，還可以通過衛星角度偏轉的方式對監測對象實施動態調節，在不斷應用與發展的過程當中形成了手機導航、工程測繪等多方面的應用，成為目前人們日常生活當中必不可少的技術系統之一。

2 GPS技術在建筑工程測量中的優勢

2.1 操作簡單高效

在GPS技術的應用過程當中，可以直接通過移動終端設備發出定位信號實現實時的定位測量，在系統操作與傳輸反饋的過程中可以完全實現自動化的操作過程，整體的接收、定位精度可以達到5mm左右[2]。在進行定位測量的過程中，可以更好地排除地理環境變化等對GPS測量應用帶來的影響，特別是對于一些地形高差較大的地區內，可以由技術人員根據應用需求選擇波載相位技術來進行測量，在地表定位的應用過程中可以實現厘米級別的位置識別。由于GPS技術的測量原理主要是依靠衛星進行地表運動的識別，技術人員只需要利用終端基線接收測量反饋信號即可，在快速定位技術當中可以實現1min內的定位反饋，而精度數據也可以達到0.1m以內。

2.2 數據精度更高

在24顆衛星共同覆蓋地球的測量應用過程當中，可以根據測量定位點的觀測需求調動4顆以上的衛星同時響應，也可以通過變換衛星觀測角度的方式來提升測量的精細度，確保能根據波的傳輸時間差來有效掌握定點位置的經緯度和高程信息。目前的GPS系統中的地表接收模塊的最高數據精度可達到5mm+1ppm。在GPS觀測系統運行的過程中對地表觀測站的位置有一定的限度要求，即在15°以上的區域內就可完成大范圍的空間觀測，特別是在開闊的野外區域內應用GPS技術進行測量測繪更有利于節約工程成本、優化數據精度，為后續的工程開發建設等提供更加詳實的信息參考。

2.3 結果傳輸便捷

從GPS系統的運行過程來看，在地表進行信息的接收時可以直接依靠終端設備進行接收，技術人員進行定位測繪操作過程中，所使用的移動設備更加便攜。技術人員在進行定位調試時只需要操作設備上加載的天線就可以完成信息的接收，與衛星系統連接、觀測等都可以實現自動化的操作流程。在進行野外區域的定位測繪過程中，可以更好地排除氣候、地形等情況帶來的信息干擾問題，特別是在多云、雷雨等天氣下可以通過調整捕捉衛星的角度等進行有效測量，在進行信息的交互處理過程中能夠更加便捷快速地通過終端設備進行信息傳輸反饋。

3 GPS技術在測量工作中的具體應用

3.1 控制測量選點

為更好的保障在建筑工程建設應用中能夠有精確的地理信息數據作為參考，必須要重視優化選擇GPS測量點工作，確保終端設備在進行信息接收處理時的效率更高。首先，測量選點的位置周圍應當盡量保證開闊，避免其他建筑結構、設備等對其正常工作帶來影響。技術人員可以提前對測量點進行實地考察，周邊若有建筑高度角超過15°，則應該對測量點位置進行挪動來規避干擾，為GPS測量的精確度做好前提保障工作。其次，為避免電磁信號源的干擾問題，選址區域附近50m內不能有廣播電視等電磁波的發射和接收裝置，否則很容易出現信號串擾、相互影響的情況。在測量點選址時也要盡量避開有豐富樹林遮蔽的區域，否則容易引發地表終端GPS信號接收度弱的情況。

3.2 優化施工放樣

建筑工程當中的施工測量放樣工作是確定具體施工區域的重要手段，特別是在地基、樁基的建設環節當中具有重要的意義。施工單位在按照圖紙規劃進行開挖和打樁前，可以利用GPS技術展開工程測量與定位，要充分考慮到實際地理環境和圖紙標注之間的差異性，在需要進行打樁挖掘的地方進行插旗標注，保證工程建設的精細度。測量放樣定位能夠把建筑工程的施工工作從單純的某一項工序延伸到整個項目的建設，更具有全局規劃性，可以充分考慮到整個地基、樁基體系分布情況對建筑體荷載能力帶來的影響性，不斷促進建筑工程的質量。相較于傳統的全站儀測量，當勘測定位的目標出現位置變化時就需要重新調試設備，GPS技術則不存在這種問題，整體應用的精度和便捷性都有更好地保障，且可以更好地將模板建設、樁基施工等工序環節銜接在一起，對于一些坡度、高程差異較大的地區也有更好地適應能力。

3.3 建筑變形監測

受到地質環境和結構的影響，一些建筑工程施工的開挖、爆破等工序很有可能會帶來基坑結構不穩定的情況，出現變形、沉降等問題，給工程現場的安全性帶來的一定的影響。GPS工程測量可以實現24h的測量和信息傳遞，在應對工程結構問題方面具有較強的優勢性。技術人員可以考慮將GPS終端設備中接收到的建筑結構、基坑結構參數錄入到軟件系統當中，通過建模分析的方式來精確判斷其穩定性，一旦發現有超量變化的情況，軟件系統就能夠立即警報和定位，為技術人員的管理工作提供了極大的便利。GPS系統中反應的工程參數信息更為精確，可以排除環境等問題帶來的干擾性，為項目的安全與高效提供了更全面的保障。

3.4 房屋地形測繪

在進行房屋建筑項目的設計與施工之前，必須要提前對該區域的地形和土地邊界范圍等進行有效測量后形成對應的數據反饋與信息參考才能為設計人員的工作提供更多的基礎數據，利用GPS技術可以更加高效便捷地完成房屋地形測繪工作。在GPS測繪系統運轉的過程中，技術人員只需要對接收設備的天線角度和信號強弱等進行調試即可，設備會自動完成待檢測區域的跟蹤定位，在工作量、操作性上都有了明顯的優化。在RTK快速測量的應用過程中可以極大地提升GPS定位的工作效率，特別是對于建筑區域的邊界位置識別更為精確，達到厘米級別的定位與區分，能夠有效規避在后續建設過程中出現的超標問題，為設計、施工等形成了重要的基礎參考。

3.5 工程細部測繪

在建筑工程項目的開發建設過程當中會涉及許多細節性的工程環節，需要通過增加GPS網點密度的方式來保證數據信息的精確性，便于技術人員能夠更好地了解工程施工的細部情況并及時對后續工序環節等進行優化調整。在提升GPS網點布設數量的過程當中可以通過閉合環路數的方式來保證該測量區域內每一個工程細節都能夠被納入閉合環路當中，即GPS測繪網絡當中所有的數據進行疊加分析后能夠完整地反映該建筑工程的詳細情況，為技術人員的施工與管理工作提供重要的基礎數據[3]。工程細部測繪是伴隨著建筑工程項目不斷落實而形成的一種測繪應用，特別是在一些地基建設、基礎工程等環節中具有廣泛的應用價值，需要引起技術人員的關注并更好地掌握細部測繪數據的分析方法。

3.6 城市建設規劃

在城市的發展與規劃過程當中，需要立足于現有的舊城區域范圍不斷向外進行擴張，尋找更適宜進行開發建設的地理環境。政府決策部門可通過GPS技術進行航拍定位來掌握城市周邊的地理分布情況，如對于有地質資源聚集、地下水分布和地質分布平坦區域，都可以形成不同側重點的發展與規劃方案，這對于城市建設決策的科學性具有重要意義[4]。在城市發展擴張的過程當中，若缺少地理環境信息的支持和導向，很容易出現決策偏差與失誤的問題。如在一些道路交通更為便利、地質資源平坦堅實的區域內可以考慮發展高新技術、商住區域等，而對于地質資源集中的區域則可考慮發展民生產業或開發其他經濟項目等，使城市周邊區域的功能性更加完善，不斷促進城市的進步與發展。

3.7 水下工程開發

在一些南方城市的發展建設過程當中會涉及大量的水下工程開發項目，通過GPS定位測量的方式能夠更好地提升在水下區域內的探測精度，特別是對于水域范圍內的航道開發進行更加精確的識別和定位，避免出現航線偏差的問題。在出現了潮汐變動的情況下，水下工程的利用和航道定位等可能會出現一定的更改，利用GPS技術實時定位和拍攝的方式，準確識別在不同氣候條件下的水下工程狀態，對定位區域的水深和地形狀態及時進行數據的更新反饋，更好的側重了測繪工程數據信息的應用參考[5]。GPS技術在應用的過程當中可以與超聲波和潮位儀等設備共同應用，在水下的工程探測過程中可以深入水下完成相應的信息獲取，還可以有效排除地表、水面帶來的干擾性。

3.8 橋梁工程應用

橋梁隧道類工程在進行開發建設過程當中由于規模長度較大必須要從項目的全局性予以把控優化，避免因測繪數據不合理而影響了工程建設質量。傳統的隧道橋梁工程在進行地形環境和結構參數的測繪過程當中，主要應用經緯儀和全站儀等設備，只能在一定的應用范圍之內保證數據信息的精確度，而在大型的項目工程測繪過程當中很容易因為誤差累計導致設計方案當中橋梁隧道結構參數的不適配問題[6]。通過GPS技術對一些特大橋的工程測繪進行反饋能夠更好的兼顧到橋梁兩岸的通視需求，在后續進行施工建設的過程當中，也可以更好地利用GPS測繪測量得到的數據加強對工程的建設驗收和糾正，在提升隧道橋梁工程建設效率的同時，也能更好地提升工程建設的精度。

4 GPS技術的改進與優化

為了提升GPS技術在建筑工程測量測繪應用當中的精確度與有效性，技術人員需要著重關注其測量測繪的原理和實際應用的不足，加強技術方面的改進優化。由于GPS技術在測量與數據反饋的過程當中需要提前建立參考基準點才能更好地掌握地面坐標，為避免測繪區域的空間遮擋問題，需要技術人員提前對測量上空的遮擋物進行清理，確保其能夠更好地直接暴露在測量空間范圍內。在野外區域進行測繪測量的過程中必須要關注數據信息的精確度，特別是在一些較為偏遠的區域內可能會存在GPS信號的干擾、遮蔽等問題，必須要對接收信號的終端設備進行優化升級來保證測繪工作的有效落實。常見的電磁干擾可以通過屏蔽防護的方式進行解決，針對GPS信號弱的問題可以加載信息耦合技術來提升其對信號的捕捉效率，確保可以應對不同情況向下的測繪需求。

5 結語

GPS技術已經成為了目前工程測繪、日常應用等領域當中最重要的技術手段之一，特別是在建筑工程行業當中能夠形成重要的基礎信息反饋和分析，保障了定位數據的精準有效。在城市發展規劃、水下工程建設和隧道橋梁工程等方面，都可以利用GPS技術對其進行有效測量，還可以更好地屏除地表干擾繪制出優秀的工程圖像，為項目的設計、施工等后續環節提供對應的基礎數據信息。

參考文獻：

[1] 黃熙泉.GPS測繪技術在工程測繪中的應用分析與研究[J].華東科技（學術版），2017（07）：29.

[2] 席文龍.探討GPS應用在建筑工程測繪中的具體方法[J].建材與裝飾：上旬刊，2016（04）：242-243.

[3] 楊君.GPS測繪技術在建筑工程測量中的應用[J].大科技，2019（28）：137-138.

[4] 李志富.工程測繪中GPS技術的應用與研究[J].城市建設理論研究（電子版），2018（01）：34.

[5] 龔開正.淺談GPS測量技術在工程測繪中的應用及特點[J].居舍，2020（29）：63-64.

[6] 王勇，林財榮，郭標明，等.BDS+GPS技術支持下的超高層建筑施工投點監測分析[J].測繪通報，2017（06）： 5-8.