建筑工程測量中GPS 測量技術的有效應用

李 軍

（中鐵十九局集團第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000）

0 引言

建筑工程測量不僅是確保建筑工程建設質量的重要前提，同時是確保建筑質量的重點所在，這項工作容易受到社會、經濟、環境及自然因素等多方面的影響。建筑工程測量技術的有效運用，可以較好地推進測繪工作的開展。有關技術的日益更新，大幅度提高了測繪工作效率與質量。工程測繪工作中，GPS測量技術不僅具備建筑工程測量技術發展優勢，還可以構建建筑工程測量數據庫，有效強化建筑工程測量管理工作效率。所以，今后的建筑工程測量工作應該重視GPS 測量技術的合理應用，增強建筑工程測繪工作實效。

1 GPS 測量技術

1.1 GPS 系統構成

GPS 系統主要由3 部分組成，即接收裝置、空間部分、地面監控系統。當中的接收裝置包括電源、主機及衛星天線，可通過衛星系統自動搜索位置，并在接收到對應的衛星信號后進行跟蹤定位，同時采取一定的信號交換方法進行處理，得知GPS 信號接收機實際位置和高度。

衛星是GPS 系統空間部分中最關鍵的，包括正在運轉的衛星和軌道備用衛星。GPS 系統中的衛星是在相應的預設軌道中進行運作，同時在公轉周期為12 h 的情況下，實時、無死角地監測并定位。對GPS 系統空間部分而言，其起到了觀測地球上的目標，同時通過信號傳遞方式把觀測數據傳遞到地面監控系統，起到定位和控制地面目標的用處。

地面監控系統主要構成有主控站、地面天線、監測站及通信輔助系統，對GPS 系統整體起到重要作用。主控站接收并監督衛星傳輸的數據信號，同時通過數據信號來計算衛星信息，對空間衛星進行合理調整，讓它在軌道中正常運轉。

1.2 工作原理

GPS 測量技術是一種全球定位技術，其重點采用了距離交會法工作原理，這是一種新型的定位技術，在建筑工程測量的具體運用中起到了非同尋常的作用。為接收并處理衛星信號，地面應設置接收裝置，計算得出信號衛星與信號接收裝置的距離，通過這些距離信息和距離交會法計算出信號接收裝置的具體位置，從而形成三維立體坐標。

2 GPS 測量技術的優缺點

GPS 測量技術在目前建筑工程測量中運用相對廣泛，其有著操作便利、精確度高、測量快速等優勢，然而也存在一定的局限性，主要是由于地形與高層建筑影響到測量準確度和效率。

2.1 優點

（1）測量時間短。以前的GPS 定位作業模式相對單一，只有靜態相對定位，速度與精確度也有一定局限性。GPS 測量技術則是在以往定位技術基礎上進行了改進與創新，其快速靜態定位方式方法都顯著提高，GPS 測量技術效率也明顯提高，新型GPS測量技術具有測量時間短的優勢。例如需要測量的范圍基線在20 km，通過單頻接收行測量大概要1 h，雙頻接收機測量大概要15～20 min，若采用GPS 測量技術相應的動態實時定位模式，其流動站進行初始化觀測定位只要1～5 min。所以，立足于GPS技術控制網進行測量，可以縮短觀測時長，提高觀測效率。

（2）精確度高。在靜態比較穩定的情況下，對GPS 測量技術在建筑工程測量方面的運用加以分析。從以往的研究可知，這項技術能夠在50 km 的基線實現1×10-6～2×10-6的定位準確度，假如基線范圍在100～500 km，而后準確定位的精度能夠達到10-7到10-8。在GPS 測量技術日益發展、改進、創新的情況下，假如基線范圍超出2000 km，定位精度能夠優于10-9，可以滿足建筑工程測量的相應需要。

（3）功能齊全。有關技術研究表明，GPS 測量技術具有測量時間短、功能齊全等優點，能夠通過連續性的動態三維位置獲得建筑工程有關信息并加以測量，合理運用三維速度與時間信息對建筑工程加以有效觀測。這種優勢也可以用在測繪工作與導航工作上，以此切實提高測試工作效率。

（4）自動化功能。GPS 測量技術的自動化功能獲得顯著提高，主要采用了智能型接收機來有效設置有關的儀器，測量人員只需要把儀器電源打開就能夠觀察儀器運轉情況，GPS 測量技術可以自動完成捕獲并記錄等工作。在觀測工作完成之后，應關閉電源，以保證有關設備的有效運行。

2.2 缺點

雖然GPS 測量技術在當前的建筑工程中的運用具有較多優點，然而仍存在不足之處，其本身存在較為明顯的弊病。例如在測量過程中因為地形因素的影響，一些封閉和狹窄的地區不能正常應用。在當前城市化進程持續推進的背景下，城市建筑高度在不斷提高，所需投入成本也不斷增多，整體組織越發復雜，假如無法達到建筑工程測量要求，將難以確保測量的準確度。

3 GPS 測量技術在建筑工程測量中的有效運用

3.1 工程測量方案的制定

通過GPS 測量技術制定建筑工程測量方案，包含對測量精度的制定與設計、測量地點的設計與測量時間的確定這3 方面。當中的精度設計需要根據我國有關標準來制定，并在此基礎上，結合當地具體情況，選取適合的測區GPS 控制網來進行測量工作。之后，采用GPS 接收機合理設計布局，通過兩者間的相互合作從而起到強化測量效果的作用。而在建筑工程測量的時間選擇方面，需要結合GPS 所提供的預報圖來確定時間段，確保測量的衛星均勻分布情況下確定最合理的測量時間段，以此有效提升測量精度。

建筑工程測量的位置選擇也是極為關鍵的，這和建筑工程最終質量具有直接關系。通常來說，最合理的測量地需要達到2方面要求：①需要避免某些電磁信號的干擾，以接收到最好的信號；②盡可能選擇相對寬闊的場地，減少障礙物對測量結果帶來的影響。只有做到這2 點，才能確保建筑工程測量效果。由此可見，在制定建筑工程測量方案時，GPS 測量技術的運用可以對地點、時間以及精度均做出最佳的設計選擇。

3.2 外業測量

各種GPS 技術在作業測量中的操作重點是不同的，工作人員主要應做好下面3 項工作。

（1）進行經典靜態定位前，需要在基線兩端裝置信號接收機，并跟蹤觀測4 顆或4 顆以上的GPS 衛星，而后對基線觀測封閉圖形進行平差處理，減少測量誤差。

（2）快速靜態定位時，在測區內設置1 個基準站與1 個流動站，并且2 個站點都需要裝置信號接收機。前者負責跟蹤GPS衛星，后者負責觀測GPS 衛星。這項技術適合使用在工程控制網的建立中，應該把兩站之間的距離控制在20 km 以內，把GPS 衛星數量控制在5 顆或5 顆以上。

（3）準動態定位中，要提前在測區設置一個基準點，安裝信號接收機來持續跟蹤觀測GPS 信號，同時依照一定順序，在各站點之間對一個流動信號接收機進行短時間的觀測作業，對衛星信號進行持續跟蹤，防止信號出現失鎖情況。一旦出現失鎖問題，就需要對失鎖流動點的觀測時間向后延長2 min。

3.3 數據采集、記錄與處理

（1）數據采集時，負責人要對測量數據進行備份處理，進行系列預處理工作，盡可能減少因人為與環境等因素影響測量準確度，之后根據三維坐標和已知高程點數量等信息，對采集到的測量數據的準確度與質量進行準備評估，同時將測量數據傳輸到相應軟件中。

（2）在數據測量記錄中，進行建筑工程測量時，工作人員應該系統記錄測量全過程，整理所收集的觀測數據與策略方式，為后續計算決策提供一定依據。數據測量整理分為觀測數據、測量手簿和其他有關記錄等3 類記錄，需要把接收機中的初始信息、原始觀測數據及GPS 測量時間等加以處理，加入到觀測記錄中。確保記錄的及時性，在第一時間對有關數據進行備份，防止出現數據破壞和丟失問題。

（3）在數據采集、記錄之后，科學、合理地處理有關數據，有效利用數據信息。在進行正式處理前，應對各種數據信息的準確性加以檢驗，并保證數據的準確性和真實性。一般而言，對C、D、E三個等級的GPS 網基線進行解算時，可利用接收設備的商用軟件加以處理。在RTK 數據信息中，包括的內容相對廣泛，比如點屬性、點名及三維坐標等，應該在下載RTK 數據信息時，依照建筑工程測量的具體需要，進行進度的測量。唯有在有關參數與建筑工程測量需要相符之后，才可以進行后期的信息編輯和輸出工作，有效提高測量數據處理的準確度，確保建筑工程施工順利開展。

3.4 構建工程控制網

為符合建筑工程測量要求，需要根據建筑工程具體情況來確定工程控制網的網型，同時明確控制網精度的要求。在建筑工程測量項目中，工程控制網起到了基礎的保障作用，可以為開展建筑工程測量與安全監測等工作提供參考與基本條件。在建構工程控制網時，需要遵循分級布網與逐級控制原則，工程控制網達到所要求的精度與密度。工作人員應事先做好選位與埋石工作，在適當位置埋設多個數量標識，通過載波相位靜態差分析技術，根據預定方案展開觀測作業，對觀測數據進行概算與控制網差處理，將精確度控制到毫米范圍。

4 結語

我國建筑工程行業快速發展，以往所采用的測量技術已經難以達到測量的要求，GPS 技術的出現對建筑行業起到了非常重要的作用。因為GPS 測量技術高效率、高精確度等優點，所以不僅在建筑行業獲得了廣泛運用，還在航天航海和土地勘測等領域獲得了廣泛運用。但同時也遇到了許多問題，應對這些問題進行妥善處理，促使GPS 測量技術更加完善，讓這項技術在建筑工程中獲得更好的運用，確保建筑質量。