基于GPS 技术在建筑工程测量中应用研究

郭良

（山西六建集团有限公司，山西 太原 030024）

1 建筑工程测量工作概述

在建筑工程施工中应用工程测量技术，能够对工程质量实现有效控制，充分保障建筑工程质量。有效应用工程测量技术，确保相关测量结果的准确性，可以有效提升建筑工程项目施工的合理性与有效性，充分保障建筑工程施工的安全性。在建筑工程施工中，应当重视工程测量技术的应用，在测量过程中，要注意遵循严谨的工作方式，针对不同的建筑工程，结合施工现场的具体状况选择合适的测量技术，一定要保证相关测量结果的准确性，才能为建筑工程提供有效的数据支持，进而保障建筑工程施工的顺利进行。

2 建筑工程工程测量方法

2.1 测量平差理论

现阶段测量平差理论中，被广泛应用的是最小二乘法。通常采用有一定限制条件的平差模型，即概括平差模型，是现代平差模型的统一模型。在建筑工程测量工作中，多数测量单位会采用复合导线并进行逐级加密的方式来布设相应的平面控制网，但由于缺乏充足的多余观测，相应的粗差难以被抵消。在相关工程施工区域中布设控制网时，首级网点应当采用GPS 进行测量，然后再使用统一等级的导线网进行全面加密。按照测量平差理论，所布设的导线网应当具备全面、可靠性高以及精密均匀等特点。

2.2 控制网优化设计理论与方法

对施工控制网的优化设计，可以采用模拟法和解析法这两种方法。解析法是在优化设立理论构造目标函数与约束条件的基础上，求解目标函数的最大值和最小值，其中约束条件或目标函数是控制网质量指标。选择模拟法可以得到更加切实可行的方案，在对相应的观测值进行平差计算后，可以有效模拟相应观测值粗差对计算结果的影响情况。如果控制网对精度有较高的要求，就要注意在优化设计中进行精细计算，确保计算结果的精确性。

3 GPS 测绘技术的主要优点

3.1 高精度

工程测绘中GPS 技术的运用获得的最终测量结果具有高精准度，在运用GPS 时，精准度与红外仪相似，同时此种技术在运用时受环境影响较小。因此测绘工作在开展时可以充分运用这一优势，即使在环境复杂、条件恶劣的情况下也可以保证工作的顺利进行[2]。除此之外，此种技术在使用时能够在短时间对长距离进行科学定位，并保证定位的精准程度。采集的数据使用WGS84 坐标系下具体坐标，一般情况下自定义使用西安80 坐标，西安80 坐标需了解所在地区实际中央经线以及三参。

3.2 自动化程度高

将GPS 运用于工程测绘时，对技术进行了适当改进，在此情况下，接收仪在使用时更加智能和简单。同时GPS 在实际工作中，工作人员仅需改进施工观测方式，对系统不断进行完善，并使用软件再对其进行处理，最终获得测量结果，结果为三点坐标，其他内容需运用其他技术或者是卫星将其完成，这种检测方式的运用能够使工作水平和检测效率得到极大的提高。工作人员在工作中仅仅需对天线进行整半、对中便能进行自动观测，然后运用数据处理方面的软件分析处理，最终获得三维坐标，测绘工作主要是机械运用自动化形式完成。

3.3 全天候

GPS 在工程测绘中的运用，能够实现对较多环境进行使用，卫星往往在分布上比较均匀，处于任何位置都可以通过系统进行检测，在此情况下就能保证检测实施时的全天候，充分发挥其不受时间限制的优势。

4 GPS 定位系统在大比例地形图测量中应用及技术实现

4.1 测量控制应用

随着GPS 系统测量的出现，导线测量逐渐走出了历史的舞台。同时，导线测量不能满足大比例尺地形图测量的要求。因此，GPS 系统测量将逐渐成为建筑工程大比例尺地形图测量的主要应用技术。从GPS 系统在静态测量过程中的特点和优势分析，GPS 系统在运行过程中不需要通视，增加了测量工作的灵活性，同时可以有效地提高测量精度。对于静态测量控制，在后续的数据处理中存在一些不足，往往因为测量控制过程难以控制，导致重复测量，数据精度不足，因此在测量控制的应用过程中，要保证定位结果的精度，提高衡量成功率。

4.2 图像控制点测量在建筑工程大比例尺地形图中的应用

图像控制点的测量与GPS 测量技术相辅相成，紧密相连。在应用过程中，首先要选择图像控制点的测量位置，通过设置控制点的坐标，实现交叉点的综合测量。另外，由于建筑工程大比例尺地形图测量过程中存在测量难点，应根据图像控制点测量的优点，与图像控制点测量的精确采集通道紧密结合，根据图像控制点位置的确定，及时分析控制点的分步测量标准化控制，缩短作业周期，提高GPS 系统测量效率。

另外，在建筑工程大比例尺地形图测量中的建筑规划、土地利用测量和小比例尺控制技术中，要从宏观和微观两个方面分析GPS 技术应用与实现的理论，建立边界点的坐标和位置，从而促进大比例尺地形图测量过程中相互融合图层的标准化。将数字测量技术与自动测量技术相结合，根据三维坐标的获取原理，将数据组合理论融入地形测量过程中，进行有效的控制。

5 应用案例分析

选取某地区比例尺为1:1000 的地形图，首先进行首级控制点的布选，布设E 级GPS 控制网，其精度及误差控制在10mm 以下，同时比例误差控制在20mm 以下，都符合测量规范的要求。其次，对整个待测区域进行实地勘察，在E 级测量控制网中，由3个待测点和2 个已知点组成，且均以代号“GE”开头。以静态引入的方法，实现3 个待测点的GPS 测量，架设基站架，对以前的观察点进行数据校准，每次搬站的过程应符合规范要求。

依据测量的结果准确填写统计信息，确保测量的准确度，最后选取中数使用，确保天线高纪录的一次性统计，不可进行修改。

数据测量观察过程中的准确度及其控制措施如下：为确保GPS数据测量及统计准确度，对于各项参数的限差进行规范化分析，卫星高度角在一级等级范围内应大于等于15，且二级同上。有效观测卫星数在一级设置为大于等于5，二级设置为大于等于5；平均重复设置站数和时段的长度，在等级一和等级二中相等，数据采集的时间段为10min 以上，60min 以下。观测的过程中应认真，且维持两次测量，确保数据测量的精度符合规范要求。在基线解算及使用GPS接收机测量的过程中应使用商用软件，测算得出GPS 网相邻点弦长精度不超过9.0ppm，环线全长相对闭合差不能超过15.0ppm。

6 GPS 测量定位技术精度、可靠度分析

6.1 控制点测量精度的验证分析

为了能够通过GPS 有效额的实现测量点位的精度验证分析，以2 级全站仪为主要导线技术研究实施设备，选取其中8 个侧位点进行数据的测量及收集，针对测量同一位置下的已知控制点位，选择使用GPS-RTK 测量技术，实现双基准站法的高效应用。在大比例尺地形图的测量环节中，可选择使用流动站系统，测量数据中观测时间少1min，要对地位坐标进行测量稳定性分析，针对控制点位的测量标准，实现测量数据的有效记录，记录过程中次数应少于4 次，并取平均值，以实现坐标控制点的合理应用。由于测量过程中的平面精度需求相对较高，且精度的测量要符合一级导线的实施要求，在高程精度的水准测量要求中，要基于双基准站的测量应用方法，以利于流程性的随机变化为主，对RTK 的检测结果进行偶人性误差分析，以有利于消除对基准站中自身误差动态测量点的系统化影响，从而提升GPS-RTK的动态测量点的精准性。双基准站法的应用过程中，依据对流层中的延迟效应，可通过GPS-RTK 技术的随机变化性，大大提高GPS 测量技术的应用精度。

6.2 碎步点测量精度分析

在应用断点测量技术时，测量精度与城市空地卫星高度有关，在建筑工程中应根据建筑物密度的不同选择测量方法，可分为全站仪测量和非支点测量。同时，在测量技术的基本要求下，根据断点的提取方法和分布原则，对GPS-RTK 高程测量进行重点抽查，抽查次数定为200 次。在现场施工技术人员对测量信息的反馈中，RTK 技术可以充分发挥城市开阔地区地形图测量定位的优势，在建筑物密集但无高楼的地区，在接收机中杆加高后，可以避免其缺点，定位的优势也可以发挥出来。

6.3 地形图测量质量检测与控制分析

在测绘过程中，要充分结合GPS-RTK 测量技术，分析测绘过程中的相关任务体系，将其划分为四个不同的任务组，然后根据组内的任务集，测量测量区域内的平行关系，并测量了会议过程中的推进距离，一般定为200m，考察和测试了三种测量方法的测量效果。

7 结论

总之，GPS 测绘技术与传统测绘技术相比优势更加明显，测绘时可以对测绘数据进行精准采集，并且操作时的便捷程度比较高，当前成为工程测绘中较为常用的一种技术。这种技术的运用能够保障工程设计方案在制定时的科学性与合理性，保证整个施工过程在有序状态下进行，避免误差出现过多积累，有利于测绘数据价值性的发挥。同时这一技术的运用能够将测绘难度降低，确保工程在建设时的质量和安全。