建筑工程測(cè)量中GPS測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用

鞏向金

山東翔云建筑工程有限公司 山東 東營(yíng) 257237

引言

隨著建筑工程測(cè)繪行業(yè)的不斷發(fā)展變化，其測(cè)量技術(shù)也隨之發(fā)生了巨大的變革和創(chuàng)新。GPS技術(shù)則是這個(gè)時(shí)代應(yīng)運(yùn)而生的新型電子信息化產(chǎn)物，是信息技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的新興技術(shù)手段，能夠在很大程度上解決我國(guó)現(xiàn)階段在建筑工程測(cè)量工作中許多的缺陷和問(wèn)題，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)化建設(shè)和城市化建設(shè)的科學(xué)發(fā)展。

1 GPS（全球定位系統(tǒng)）

GPS中文翻譯是全球定位系統(tǒng)，其全稱是：“衛(wèi)星授時(shí)測(cè)距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)”。該系統(tǒng)誕生于1973年，美國(guó)國(guó)防部耗資近300億美元?dú)v經(jīng)20年才建設(shè)成功，其最初的作用是用作為美國(guó)軍事導(dǎo)航與定位服務(wù)。GPS是利用衛(wèi)星發(fā)射的、具有全球性、全天候、高精度且快速實(shí)時(shí)的單位導(dǎo)航系統(tǒng)，它因具有良好的保密性和抗干擾性而服務(wù)于美國(guó)國(guó)防系統(tǒng)。繼阿波羅登月計(jì)劃之后，現(xiàn)代化的GPS導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)成為美國(guó)的又一項(xiàng)重大航天技術(shù)。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展和日漸成熟，GPS不僅可以用于軍事方面的導(dǎo)航定位，在民用領(lǐng)域也取得了較好的效果[1]。

2 GPS測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1 用于精密型建筑工程測(cè)量

在建筑工程項(xiàng)目的建設(shè)過(guò)程中，精準(zhǔn)的測(cè)量工作是施工建設(shè)的有力支撐，只有依據(jù)精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行施工才能夠確保工程的質(zhì)量和安全性。GPS技術(shù)是現(xiàn)代建筑工程施工中一種常用的測(cè)量技術(shù)手段，它在工程的勘察、設(shè)計(jì)以及驗(yàn)收等環(huán)節(jié)都發(fā)揮著數(shù)據(jù)支撐的作用。在實(shí)際操作的過(guò)程中，GPS測(cè)量技術(shù)操作比較簡(jiǎn)單，尤其是對(duì)于大型橋梁、隧道等精密型的建筑工程發(fā)揮著重要的觀測(cè)以及提供數(shù)據(jù)支持的作用，同時(shí)其形成的數(shù)據(jù)報(bào)告也可為后續(xù)的施工建設(shè)提供有效參考[2]。

2.2 用于科學(xué)觀測(cè)選址

在工程的觀測(cè)作業(yè)中，觀測(cè)的結(jié)果與選址和觀測(cè)質(zhì)量三者之間的關(guān)系是非常緊密的，只有觀測(cè)選址的科學(xué)合理，才能夠確保測(cè)量的精度，進(jìn)而提升GPS測(cè)量的最終質(zhì)量。因此，在開(kāi)展工程測(cè)量之前，需要結(jié)合相關(guān)的測(cè)量計(jì)劃來(lái)科學(xué)安排觀測(cè)地址。選擇觀測(cè)地址時(shí)要盡量選擇視野開(kāi)闊且沒(méi)有障礙物的區(qū)域，同時(shí)也要做好觀測(cè)區(qū)域周邊的勘察工作，避免因原鋰電池造成干擾影響測(cè)量，從而影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度。

2.3 用于特殊地質(zhì)的布網(wǎng)測(cè)量

布網(wǎng)作業(yè)是GPS測(cè)繪技術(shù)中的重要內(nèi)容，主要用于對(duì)彎曲隧道、濕地工程以及盤山公路等較為復(fù)雜的特殊地形條件而開(kāi)展的測(cè)量工作。由于這些地形地貌的復(fù)雜性較高給測(cè)繪工作帶來(lái)了一定的難度，嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)性，使用傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)會(huì)導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差，精準(zhǔn)度失真。因此，使用GPS測(cè)繪技術(shù)是最好的選擇，既能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，又能夠提升測(cè)量工作的安全性。通常情況下，在對(duì)彎曲隧道和盤山公路進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，可以用邊連式和點(diǎn)連式的方法形成觀測(cè)三角，在利用三角形穩(wěn)定原理的基礎(chǔ)上來(lái)提升測(cè)量的精度。在進(jìn)行布網(wǎng)作業(yè)時(shí)，也要將觀測(cè)點(diǎn)布置成網(wǎng)狀，然后再對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)量，從而得到精確的觀測(cè)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)定位。

2.4 用于外業(yè)測(cè)量和數(shù)據(jù)處理

外業(yè)測(cè)量是工程測(cè)繪的重點(diǎn)工作內(nèi)容，也是GPS測(cè)繪工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，外業(yè)測(cè)量的結(jié)果直接影響著整體測(cè)量工作的最終質(zhì)量。因此，在進(jìn)行外業(yè)測(cè)量之前需要制定科學(xué)完善的工作計(jì)劃，從根本上保證外業(yè)測(cè)量的質(zhì)量，并借助計(jì)算機(jī)和智能軟件對(duì)外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算。根據(jù)觀測(cè)地址、角度以及范圍和時(shí)間等因素來(lái)制定測(cè)量計(jì)劃，也是確保測(cè)量工作順利開(kāi)展的關(guān)鍵所在。一套科學(xué)完整的外業(yè)測(cè)量工作計(jì)劃，需要將每一個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)都考慮在內(nèi)，尤其是要對(duì)監(jiān)視監(jiān)測(cè)方面的工作要格外注意，科學(xué)規(guī)劃好每個(gè)測(cè)量環(huán)節(jié)所需要的時(shí)間，提前做好測(cè)量工作的準(zhǔn)備工作，即使遇到問(wèn)題也能夠及時(shí)地進(jìn)行解決，并做好在GPS測(cè)繪過(guò)程中的數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)備份工作。從整體的角度來(lái)看，在工程測(cè)量中運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)不僅能夠有效縮短測(cè)量工作的實(shí)際需要時(shí)間，同時(shí)也能夠減少人力資源上的成本消耗、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。當(dāng)然，從事相關(guān)測(cè)量工作的人員也要不斷提升自身的專業(yè)能力，最大程度上避免因人為因素而影響測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度[3]。

3 GPS測(cè)繪技術(shù)的具體操作流程

3.1 做好前期準(zhǔn)備工作

建筑工程的測(cè)量工作也是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，在正式開(kāi)展之前需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)做好前期準(zhǔn)備工作，在選擇合適的測(cè)量區(qū)域之后，結(jié)合GPS測(cè)繪技術(shù)做好系統(tǒng)的計(jì)劃，才能夠充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，最大程度上保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

3.2 確保順利接收衛(wèi)星信號(hào)

GPS測(cè)繪技術(shù)最具科學(xué)含量的就是采用全球衛(wèi)星精準(zhǔn)定位并及時(shí)傳輸信號(hào)，在地面上安裝的信號(hào)接收機(jī)，能夠高效接收衛(wèi)星信號(hào)，并能夠保證信號(hào)傳輸過(guò)程中的精準(zhǔn)度和及時(shí)性。全球衛(wèi)星的定位功能及傳輸速度都決定了其測(cè)量技術(shù)的高效和高精準(zhǔn)度明顯要優(yōu)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，在條件允許的前提下，相關(guān)的測(cè)量部門及測(cè)量人員也可以利用各種更加智能化的輔助手段來(lái)提高衛(wèi)星數(shù)據(jù)的傳輸效率，進(jìn)而更好地推進(jìn)測(cè)量工作的有序開(kāi)展。

3.3 測(cè)量數(shù)據(jù)處理

GPS測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化功能應(yīng)用效果非常好，只要提前設(shè)置好需要采集的相關(guān)數(shù)據(jù)程序，即使不需要人工操作也能夠自動(dòng)開(kāi)展觀測(cè)工作，這樣不僅有效節(jié)約了人力成本，同時(shí)很大程度上縮短了觀測(cè)時(shí)間，提高了測(cè)量工作的整體工作效率。雖然GPS的測(cè)量結(jié)果在精準(zhǔn)度上相對(duì)較高，但是為了避免出現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差，也需要在進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的選擇時(shí)進(jìn)行全面嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目疾臁４送猓谶\(yùn)用GPS進(jìn)行工程測(cè)量的過(guò)程中，也需要實(shí)時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，確保在衛(wèi)星信號(hào)傳遞的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，準(zhǔn)確計(jì)算出具體的坐標(biāo)位置。

4 GPS測(cè)繪在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用對(duì)策

4.1 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建三維立體圖像

在進(jìn)行建筑工程測(cè)繪的實(shí)際過(guò)程中，影響其測(cè)量的外界因素也較多往往會(huì)直接影響測(cè)繪工作的順利開(kāi)展。GPS測(cè)繪可以通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)三維立體圖像，然后利用仿真技術(shù)來(lái)清晰、仔細(xì)地檢測(cè)每一個(gè)細(xì)節(jié)來(lái)有效解決這些問(wèn)題和隱患，并對(duì)檢測(cè)區(qū)域可能發(fā)生安全事故的地方進(jìn)行標(biāo)記，然后制定和采取相應(yīng)的對(duì)策，既能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，又能很好地保證測(cè)繪工作的安全性。

4.2 精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)建筑工程的變形數(shù)據(jù)

在建筑工程施工過(guò)程中，工程變形的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，一種是人為原因引起的對(duì)建筑物造成的破壞變形，一種是由于地殼變動(dòng)導(dǎo)致的建筑物變形。GPS測(cè)繪技術(shù)由于其自身具有比較精準(zhǔn)的定位功能，在對(duì)建筑工程變形監(jiān)測(cè)的工作中發(fā)揮著比較重要的作用。通過(guò)GPS的精準(zhǔn)定位，可以將建筑物變形的程度精準(zhǔn)到1.0ppm，為后續(xù)施工及補(bǔ)救工作提供信息支撐的同時(shí)，也有利于后續(xù)施工的順利開(kāi)展。

4.3 精準(zhǔn)計(jì)算臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離

在傳統(tǒng)測(cè)量工作開(kāi)展的過(guò)程中，不難發(fā)現(xiàn)由于其在設(shè)計(jì)上缺少嚴(yán)謹(jǐn)性和調(diào)查的深入性，而導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)較大的偏差，造成測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)極不相符而對(duì)工程施工造成嚴(yán)重的影響。利用GPS測(cè)繪技術(shù)能夠很好地解決這一問(wèn)題，該技術(shù)能夠精準(zhǔn)地計(jì)算出水準(zhǔn)點(diǎn)之間的精確距離，尤其是在進(jìn)行外業(yè)測(cè)量，在確保按照相關(guān)制度和標(biāo)準(zhǔn)來(lái)開(kāi)展的基礎(chǔ)上，也要制定好相關(guān)的測(cè)量計(jì)劃，這樣才能確保測(cè)量工作的順利開(kāi)展。

4.4 GPS的動(dòng)態(tài)定位和靜態(tài)定位

GPS測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用到建筑工程測(cè)量的基本原理，將物理與數(shù)學(xué)的幾何基礎(chǔ)理論結(jié)合到一起，并通過(guò)衛(wèi)星群實(shí)時(shí)傳輸信號(hào)、通過(guò)地面的接收裝置來(lái)收集信號(hào)而完成的測(cè)量工作。從現(xiàn)階段建筑工程測(cè)量的要求來(lái)看，工作人員需要利用GPS來(lái)完成動(dòng)態(tài)相對(duì)定位與靜態(tài)相對(duì)定位兩方面的測(cè)繪工作。兩種測(cè)繪模式比較來(lái)說(shuō)，靜態(tài)相對(duì)定位的測(cè)繪方法比較簡(jiǎn)單，只需要在特定的觀察時(shí)間內(nèi)，將地面的接收裝置按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行擺放，但是其測(cè)繪獲取的數(shù)據(jù)和圖片需要由工作人員來(lái)進(jìn)行人工的收集。而動(dòng)態(tài)相對(duì)定位的作業(yè)流程就相對(duì)比較復(fù)雜，它主要是利用載波相對(duì)測(cè)量作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，而其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)是觀測(cè)地址的選擇，在地面上安裝接收裝置，然后從不同的角度進(jìn)行全面的動(dòng)態(tài)觀察來(lái)完成測(cè)量。

4.5 GPS測(cè)繪技術(shù)的路線布網(wǎng)

在運(yùn)用GPS進(jìn)行建筑工程測(cè)繪時(shí)需要進(jìn)行全面布網(wǎng)，布網(wǎng)路線需要完全按照需要測(cè)量的路線來(lái)進(jìn)行。特別需要注意的是，在實(shí)際的測(cè)繪工作中，技術(shù)人員要依據(jù)布網(wǎng)的不同區(qū)域?qū)π畔⑦M(jìn)行差異化的調(diào)整，確保實(shí)際測(cè)量信息的準(zhǔn)確性，保證建筑工程測(cè)繪工作的質(zhì)量。

5 GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)化措施

5.1 技術(shù)層面的優(yōu)化措施

在建筑工程中運(yùn)用GPS測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行工程測(cè)量時(shí)，為了確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須要減少外部環(huán)境對(duì)GPS信號(hào)的干擾，想要做好這方面的優(yōu)化主要是做好外部障礙物的清除和提高GPS技術(shù)抗干擾能力兩項(xiàng)內(nèi)容。此外，在條件允許的情況下，要盡量清除遮擋物的影響，對(duì)于無(wú)法清除或者移走的則需要通過(guò)增加基準(zhǔn)點(diǎn)和細(xì)化測(cè)量分段等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)量，確保最終測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量。

5.2 操作技能方面的優(yōu)化措施

GPS測(cè)繪技術(shù)對(duì)測(cè)繪人員的專業(yè)技術(shù)能力要求比較高，提升技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平能夠在很大程度上減少或者避免人為因素對(duì)測(cè)量精準(zhǔn)度的影響。另外，在管理方面也需要加強(qiáng)對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，結(jié)合技術(shù)應(yīng)用的特定條件和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，制定科學(xué)、全面、完善、細(xì)致的測(cè)量計(jì)劃，確保測(cè)量活動(dòng)是按照測(cè)量目標(biāo)來(lái)規(guī)范開(kāi)展的。同時(shí)，在進(jìn)行管理的過(guò)程中，也需要建立完善的技術(shù)培訓(xùn)和獎(jiǎng)懲制度，以此來(lái)鞭策和提高工作人員的積極性和主動(dòng)性，推動(dòng)測(cè)量工作更好地開(kāi)展。

6 建筑工程應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪的注意事項(xiàng)

GPS技術(shù)在測(cè)繪的過(guò)程中比較容易受外界因素的影響，導(dǎo)致在觀測(cè)的過(guò)程中出現(xiàn)短時(shí)間信號(hào)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，或者在某些區(qū)域內(nèi)測(cè)量精度不高等的問(wèn)題，產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因比較多，可能是由于施工條件復(fù)雜對(duì)GPS信號(hào)產(chǎn)生干擾導(dǎo)致的，也有可能是GPS所能觀測(cè)到的衛(wèi)星數(shù)量減少導(dǎo)致的，總之都會(huì)降低GPS的定位精度。為了避免這類問(wèn)題的發(fā)生，要盡量選擇地勢(shì)開(kāi)闊、樹(shù)木遮擋少且地勢(shì)較高的控制點(diǎn)，以減少自然環(huán)境對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的干擾；另一方面，也要注意對(duì)觀測(cè)時(shí)間段的選擇，盡量選擇能夠搜得到衛(wèi)星數(shù)量多且穩(wěn)定的時(shí)間段，并要仔細(xì)核對(duì)該時(shí)間段內(nèi)可用的衛(wèi)星數(shù)量，以保證后續(xù)測(cè)量時(shí)的衛(wèi)星數(shù)量與該時(shí)段保持一致，以確保不同測(cè)量時(shí)段觀測(cè)結(jié)果的高度精準(zhǔn)。

7 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，GPS測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代建筑工程的測(cè)量作業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，除了GPS技術(shù)本身具備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)之外，也可以將其與測(cè)繪工程的其他優(yōu)勢(shì)進(jìn)行有效融合，最大限度地發(fā)揮GPS測(cè)繪技術(shù)的測(cè)量作用，提高測(cè)量結(jié)果的精準(zhǔn)度和整體質(zhì)量，確保其的真實(shí)性和實(shí)用性。另外，測(cè)量相關(guān)的工作人員也需要深入了解和掌握GPS技術(shù)相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，不斷挖掘GPS技術(shù)應(yīng)用的新途徑和新方法，突破現(xiàn)有技術(shù)的限制和瓶頸，最大限度地發(fā)揮GPS測(cè)繪技術(shù)的作用，不斷提高建筑工程的建設(shè)水平，促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的整體發(fā)展。