智能GPS在建筑测量技术中的发展与应用

吴兴

摘要：智能化、自动化技术的创新升级，带动了GPS技术的发展与应用，并为建筑工程测量的发展提供了更多技术支持。例如改革了建筑工程测量手段，提高了测量数据的精确性，降低了建筑测量难度，强化了建筑测量便利性，减少了建筑测量的人工、物资费用等。据此，本文深入探讨了GPS在建筑测量工程中的具体应用以及优化要点，期望能為相关研究提供参考借鉴。

关键词：GPS技术;建筑工程;测量;应用;优化

全球定位技术，即GPS技术的出现与发展，不仅极大程度提高了现代建筑工程测量的准确度，降低了建筑工程测量的难度，还推动了建筑工程测量的智能化、自动化、科学化，使建筑工程人员能在不受温差因素、日照因素、风力因素干扰下控制平面轴线，实现高程传递，精确测量。因此，GPS技术在建筑工程测量领域愈加受到青睐。

1 GPS技术及其特征

GPS技术是由坐落在外太空的空间卫星群与地面监控系统相互联动形成的系统，主要包括1个主控站、3个注入站、5个监测站。其中，主控站的作用是向GPS卫星发送控制命令，控制并调度卫星;根据卫星观测数据，修正卫星参数，并将其重新输入到GPS內部。监测站的作用是接受GPS卫星发送的信号，了解卫星现阶段的工作状态。注入站的作用是依据主控站的指令，将数据注入到GPS内。在卫星系统与地面系统的联动下，GPS系统可实现实时导航定位、工程测量。

目前，GPS系统主要具有下列特征：

一是快速定位。GPS技术的出现时间虽不长，但各项配置都相对较完善。其中，定位所用为实时动态定位模式，可实现全天候定位，且呈现三维坐标，应用效率相对较高。此外，各观测站间无需设置通视连接，便于灵活选择定位地点。然而，观测时，观测站上空应具备开阔性，否则GPS卫星信号将无法被有效接收。

二是全天候观测。因不同观测站间无需进行通视连接，人们可在任意地点、时间选择碎片化或者连续性观测，且观测过程不会被天气等多种外在因素干扰。同时，GPS技术观测时间短暂。在GPS控制网加持下，每个观测站都可在30-40分钟内完成观测。若观测时所采用的是快速静态定位法，则GPS观测时间将进一步缩短，但观测精确度不变。

三是定位精确度高。相比以往的定位测量技术，GPS定位测量精确度极高。通常而言，双频GPS接收定位数据的精确度保持在5mm+1×D左右，基本接近红外仪表所测量的精度5mm+5×D。然而，比红外仪表更优越的是，GPS的长距离定位更具优势。具体表现为：距离越长，定位准确度与精确度越高。

四是操作便捷。GPS定位测量技术的自动化水平非常高。伴随着GPS接收机的操作愈加简单，应用GPS技术观测时，仅整平、对中天线即可。若天线高度已知，则打开电源，GPS技术即会进行自动观测、接收三维坐标信息，从而大大提高了定位观测的便利性，节省了相关人力成本、财力资源。

2 GPS技术在建筑工程测量中的应用

应用GPS技术处理建筑工程相关测量工序，即利用GPS接收机等多种设备，按既定工程测量计划、测量方案进行外业测量，获得具体的测量数据，再引入计算机系统，计算测量所得工程数据，以便施工方准确高效施工[1]。

2.1 测量地形地基

目前，建筑工程施工人员主要应用GPS技术测量建筑地形以及地基参数，并据此数据确定每寸土地相应的权属界址点。不少建筑施工单位则通过GPS技术获取地形、地基、房地产周边数据，并提供给建筑工程项目管理部门重新调整平面图及其面积，确保图纸设计的比例尺能精确到厘米。相关测量实践证明，应用GPS技术测量建筑工程的待测点，可准确高效地反馈各待测点的三维坐标，便于建筑工程设计人员、施工人员掌握所需数据，明确测绘情况，准确分析、判断工程建筑的待改进之处，不断提高建筑施工的安全性。基于GPS技术测量所得数据，引入计算机系统进行数据保存和分析，以使相关工作人员能及时获取建筑的地形地基数据，合理筹划后期工作。

2.2 监测工程变形

建筑工程设计施工不到位时，工程施工或出现变形问题。若不及时分析工程变形形态，掌握其施工变形规律，科学预测工程变形发展态势，工程施工变形风险将愈发严重。因此，在修建建筑工程时，建筑工程师通常会引入并应用GPS技术实时监测建筑变形，并监测观测点三维坐标的变化，以便在最短时间内消除或减少系统误差，降低建筑变形量。部分建筑施工人员则引入大地高测量建筑的垂直变形，防止建筑高程在转化过程中出现精度失准问题。当前，基于GPS技术的建筑工程变形监测主要有两种模式，一种是连续性监测，另一种是周期性监测，主要由建筑工程的特征决定。

2.3 测量施工水准点

以往，建筑工程施工单位主要采用传统手段测定施工水准点，加上传统测定技术无需提前进行实地考察，导致测得的数据缺乏可靠性，测量水准点与施工水准点间存在较大距离，连带建设完成的工程工序出现瑕疵。直至GPS技术出现并用于测量水准点，水准点不精确问题才得到有效解决。测量水准点时，GPS卫星会先向地面GPS接收机发送信号，传递水准点三维坐标，使建筑工程人员获得准确水准点。随后，建筑人员依据此水准点数据着手施工，确保工程施工质量，有效推进施工进度。

2.4 绘制大比例地图

修建建筑工程前，首先要做好工程测量，绘制多个不同的工程建设地图，以为施工单位提供指导。然而，施工单位不同，建筑工程地形图的绘制方式不同，工程地图比例以及形态不同。加上地图绘制人员所得信息大多源自人工测量，准确度与精确度不高，以致最终绘制形成的地图无法为工程施工提供准确有效指导。GPS测量技术的出现，则有效解决了这一问题。首先，GPS技术基本不受外部自然环境因素影响，在大多数情况下均可准确获取数据及相关信息;其次，GPS技术自带监测功能，可随时监测并获取各时期各部分的地图数据，以便建筑施工人员准确绘制大比例地图，为建筑工程的修建提供最可靠的地图指导。

2.5 编辑建筑工程图

建筑工程图的测量、编辑准确性，直接影响到建筑工程的施工结果。因此，GPS技术出现后，建筑工程师愈加注重应用GPS系统测量、收集建筑工程的坐标数据、界址线数据等，并将其综合叠加起来，形成工程图编辑所需数据。随后，工程图编辑人员引入计算机系统，有选择地确定工程图要素，明确输出精度、工程图比例尺等，编辑具有指导功能的工程图。此时须注意的是，处理工程图参数数值时，须将其和数据编辑联系起来，再从多维度出发，根据所得数据信息处理工程信息，明确建筑施工步骤编号。此外，测算建筑工程量前，严格查验建筑工程的坐标串，防止工程的各类界线、线状物出现打折问题。若条件允许，可引入辛普森公式有序开展计算。

2.6 分析测绘数据

应用GPS定位系统对建筑工程进行测绘定位后，须由专业数据分析人员严谨地检查、分析工程测量所得数据，以便及时剔除无用数据，缩短数据利用时间，同时使建筑工程设计、施工人员能及时获取准确的工程测量参数，消除错误定位带来的工程设计、工程施工问题。考虑到工程测量情况多变，可在GPS技术基础上引入RTK技术，形成移动测绘站与基准站，合理测绘工程地图。相比传统依靠测绘人员的测量操作，GPS技术测量操作更具便利性，仅须在预设位置上配置GPS信号接收器，即可展开测量编码活动，及时获取准确数据以获取相应效果图。

3 GPS技术在建筑工程测量中的应用优化

3.1 增强GPS信号以加强抗干扰

应用GPS技术开展建筑工程测量工作时，GPS信号或多或少会被外界环境因素影响。因此，建筑工程相关部门在使用GPS技术时，要注重增强GPS信号，提高其抗干扰能力。在这方面，可采取下列改进措施：一是在GPS信号接收设备上植入GPS信号放大器，由接收天线快速锁定GPS卫星信号，再通过同轴电缆在GPS-DSP主机内引进卫星射频信号，进一步放大信号，加强信号滤波与分配，以便信号能覆盖到更广泛的区域，提高各点三维坐标数据测量准确性。二是清楚监测位置点周边的遮挡物，确保监测点高度角15度之上没有广告牌、围墙、大面积水域等成片障碍物，且距离高压线、变压器等设备高达200米以上，进而避免或弱化外部环境因素破坏GPS信号。

3.2 优化改进GPS技术

应用动态GPS技术或静态GPS技术参与建筑工程测量工作时，都须先复核工程基准点的精度，以确保工程测量的起算点和观察点合理分布，从而降低GPS技术应用局限性，缩小GPS技术测量误差。在这方面，同样建议拆除遮蔽GPS信号的成片障碍物，增强GPS信号，但同时，本文认为建筑工程测量人员可进一步引入常规仪器，通过水准检验以共同提高工程测量数据的精准度，确保城市测绘结果准确可靠[2]。

3.3 统一应用规范

GPS技术在我国建筑工程测量中应用的时间还较短，各项应用标准、规章、细则、制度都有所欠缺，以致其应用效率、应用效果不甚理想。所以，相关部门有必要就此加速制定和完善GPS技术在我国建筑工程测量中的应用标准，提高GPS的应用可靠性。

4 结语

综上，GPS在我国建筑工程测量中发挥着重要作用，包括测量地形地基、监测工程变形、测量施工水准点、绘制大比例地图、编辑建筑工程图、分析測绘数据等，但由于应用时间短，其还需进一步改进和优化，才能更好地确保工程测绘的精确性。

参考文献

[1]于海霞.浅谈GPS测绘技术在建筑工程测量中的应用[J].居舍.2019.

[2]朱鹏.GPS测量技术在建筑工程测量中的应用[J].建材发展导向.2019.