建筑工程测量中GPS测绘技术的应用

2022-09-01郭晋智

建材发展导向 2022年16期

郭晋智

(晋城市建筑垃圾处置服务中心，山西晋城 048000)

GPS属于全球定位类技术之一，在应用过程的技术原理为距离交会法，在定位技术应用阶段优势较强。处于常规工作状态之下，卫星装置能够完成数据的传递，在传递同时还能转换信号，地面安装接收装置，负责接收、处理卫星信号。探索其应用在建筑工程领域应用价值较高。

1 GPS技术概述

GPS的组成部分有三个，一是空间卫星，二是地面控制，三是接收装置，以上结构的共同配合之下，能够迅速锁定地面位置。接收装置用于接收卫星信号，由电源、主机以及天线等结构组成，有导航型，也有大地接收机型。地面监控包括主控站、监控站以及主控站。应用GPS过程当中，位置坐标主要通过地面站向卫星发射信号，接收装置收到之后，测量接收点、地球卫星二者之间距离，通过测量计算，生成空间坐标。大型接收机的测量精度能够达到1mm。图1为GPS系统组成图。

图1 为GPS系统组成图

2 GPS技术的应用优势和不足

2.1 应用优势

在建筑工程的测量工作开展过程，应用GPS辅助测量不但能够将测量环节减少，而且还能体现测量的自动化特点，利用各类设备完成数据处理，对比人工测量方式误差控制更好，能够保证测量精度。且GPS技术应用流程简单，先安装测量设备，之后将电源接通，待开关启动之后，就可自动完成测量，操作便利。在科技快速发展过程当中，建筑测量技术应用也不断革新，GPS由于具备更高的技术含量，使得测量结果准确性逐渐提高，在测量仪器不断更新应用过程当中，让操作能够更加便利。同时，应用GPS测量速度更快，能够有效缩短工程测量消耗时间。具体原因为，利用控制网布局即可展开直接测量，利用不同测量点，获取测量数据信息，测量速度更快。和常规人工测量耗时对比，速度能够提高一倍以上。工程测量过程，GPS的覆盖范围更广，有助于测量效率、准确性的提高，防止因为测量信息不全造成结果误差。除此之外，建筑工程利用GPS技术，测量结果精度更高，即使需要远距离测量，也能够快速获得测量结果，定位精度最高可达1mm。

2.2 应用不足

虽然建筑工程测量阶段，GPS的应用优势较多，流程简单、精度高、测量时间短等，使其能够得到广泛应用，然而，该技术运用也存在不足之处。比如：应用GPS展开建筑测量，对于封闭区域、空间狭窄区域测量设备可能难以正常使用，技术运用会受到地形方面的限制。城市化发展速度越来越快，高层建筑数量不断增加，对于GPS使用过程信号产生遮挡，从而影响测量的连续性和准确性。同时，该测量技术应用过程投入成本高，组成设备复杂，如果测量设备设置和要求不符，必然也难以达到建筑测量的精度要求。

3 建筑工程测量GPS测绘技术的应用策略

3.1 合理把控测量选点

在建筑工程测量项目开展之前，GPS测绘应用需要先完成测量点的选择，以保证GPS测量结果准确度。具体而言，测量点选择应该在视野开阔的位置，测量场地内部障碍物实际角度在15°以内，以便信号能够顺利被设备接收，提供便利的安装条件。如果信号发射源功率较大，测量点选择应该在200m以外，如果测量区域存在过大电磁干扰源，这样可以避免接收设备的信号受到干扰。如果选择电波设备传输信号，则测量点距离需超过50m。除此之外，测控点不可选择在高层建筑周围，因为高层建筑高度过大，可能对卫星信号造成遮挡。通过以上措施对于测量点进行选择，还需保证测量区域地面具有稳定性特点，便于长期保持标识。

以往测量技术主要利用不同映射方法完成数字地形图的测量，应用GPS-RTK技术，其映射方法的运用所需控制点的数量相对较少，能够在一定程度之上将传统的控制测量、控制过程存在的不足之处解决，实际测量操作阶段，先将测量位置点坐标数据获取，之后使用合理方式导入数据，此时，就能在数字软件当中生成地形图。数字地图的绘制通常效率较高，即便是测量区域环境复杂，测量点隐蔽，也能够直接测量。为了保证测量精度、控制测量能够达到精度要求，需要针对测量区域特点、地理环境特点对于系统合理布局，应用GPS定位注意观测站、障碍物的高度角控制、观测范围控制要求。应用GPS技术不同于传统测量技术，特别是数据处理方面，操作阶段应该按照技术要求完成，先放置天线，处于三脚架上方，保持在水平居中位置，设备开机以后加以观测，及时进行记录，在测量手簿当中存储GPS数据，可选择自动记录的存储方式。

3.2 工程控制网建立

建筑工程测量项目当中，工程控制网具备保护作用，合理设置能够为工程测量和安全检查相关工作的开展提供支持。因此，在控制网选型阶段，需要相关人员根据建筑工程实际测量需求出发，保证控制网的精度能够达到测量要求。同时，控制网建立过程应该分级布设，并且采取逐级控制措施，确保工程网密度设置合理，才能获得高精度的测量结果。除此之外，控制网的位置选择、埋石操作也十分重要，可以利用载波相位，借助静态差分的方式，观测埋石位置是否合理，进而核算观测数据，这样才能对控制网的平面差有效控制，保证GPS测绘精度。

3.3 妥善处理采集数据

控制网建立结束以后，需要根据控制点信息完成地形测量相关工作、对于测量点当中流量站内部流量进行全面收集。常规条件下，外部电台、基站的覆盖范围能够超过10km，测量过程需要保证和测量原理相符前提之下，使流动站在参考站之内辐射范围之内，才可提取到高度精准，兼具参考价值信息。要提高测量精度，就需要对流动站的测量情况进行调整，控制三维测量结果精度。实际测量阶段，还需对输入参数精度进行合理控制，保证点位布置科学合理。

建筑项目应用GPS测绘技术展开相关测量，数据采集和处理环节技术措施应用极为重要。数据采集阶段，需要对备份数据进行预先处理，及时剔除环境因素、人为因素等产生的不准确数据，防止对于分析结果造成影响。同时，利用三维坐标和高程点数量，将以上信息相互融合，通过准确评估，获得采集数据精度，最终将获得数据向处理软件当中导入。在数据处理方面，相关人员需要结合数据测量方面的要求，通过网平差解算、基线解算等方法，将其灵活运用，辅助数据处理，取代传统人工处理方式，自动化的数据处理模式之下，数据处理不会产生人为误差，错误计算也能够避免，处理精度更高，处理效率也能得到保证。在测量过程，还可组合应用静态测量、快速静态测量等方法，如果两种方法运用以后得到的数据结果相同，就可代表测量数据处理的精度能够达到要求。GPS信号可以对采集数据进行直接解译和处理。如果两种测量方式存在数据偏差，且偏差相对较大，就代表控制点位选择不合理，测量结果不准。所以，还需要及时调整测量点位，并对数据进行优化，有效解决数据采集过程的误差问题。

3.4 应用于施工放样

在建筑工程测量环节，施工放样属于重点工作内容之一，分为基础结构、上部结构、高层建筑等放样内容。在放样阶段，技术措施的运用需要结合施工进度而展开。基础放样大多在建筑施工最初展开，无论是基础模板放样，还是基坑开挖的深度放样，都需要使用精准的放样技术。当施工区地形平整度不足的时候，人工放样难度相对较高，此时可以利用GPS测绘，辅助施工方向开展，避免测量过程目标物频繁移动，导致测量精度受影响的问题，有效将施工效率提高。除此之外，测量阶段还需要选择其他方式配合，综合对比不同技术的测量结果，保证施工过程顺利进行。比如：传统施工过程，测量放样通常会利用全站仪完成，此测量技术应用需要确保测量点之间通视状态良好。因此测量过程极易受到地形、地物方面限制，导致施工放样的测量效率不高。此时，可以运用GPS-RTK测量技术对于工程展开实时测量，该技术的运用之下，不必利用点通视方式完成，系统软件的放样功能良好，能够精准测量直线和点位置信息。具体测量阶段，需要在手册之内将各类元素提前设计已完成，就能自动生成放样点。除此之外，该技术的运用还能将偏移距离、里程信息等实时显示，让施工放样的测量结果更为直观，效率更高。

3.5 记录和处理测量数据

在技术人员对于建筑工程展开测量的同时，还需对测量数据及时记录，记录阶段，保证记录内容真实完整。与此同时，还需进行测量数据进行整理，为工程建设决策制定提供依据。测量数据共有三种类型，一是观察数据，二是手簿数据，三是其他记录。当接收机接收数据支出，观测数据收集之初以及GPS应用时间等方面的数据都需要作为观测数据而记录，保证数据记录的及时性，测量手簿的填写信息真实，切勿随意更改或者临时改变，造成数据信息不完整、不准确等问题，注意重点数据还需要及时备份。针对测量数据采集之后的处理，也需要采取科学方式，让数据信息的使用价值充分发挥。处理之前，对于数据准确性和完整性全面检查。GPS测绘数据需要进行不同级别的解算，可以利用接收设备本身自带软件完成数据处理。而RTK数据本身内容较为复杂，无论是测量点名，还是测量点属性，又或者测量点三维坐标都属于RTK数据，可以根据建筑项目实际测量需求，灵活下载RTK数据。因为数据处理决定着测量技术应用准确性，为建筑施工提供支持，所以技术人员应该做好该阶段的数据处理，准确编辑、输出相关数据，保证与建筑测量技术参数要求相符。

3.6 测量数字地形图

3.7 检测工程变形

工程变形主要是指在工程建筑与施工中，往往会发生由于地壳运动或者是人为因素导致的建筑物位移情况，围堰大坝的变形、资源开采地区的地表沉降变形、陆地工程的变形等类型。上述变形往往会伴随巨大的经济损失，严重时甚至会发生人员伤亡，对生命和财产安全产生一定的威胁。而在工程变形中，应用GPS技术检测工程变形，可以实现严密监测工程建设情况，具体检测流程包括：基准设计、结构强度设计、观测时段设计、监测周期设计，在上述检测步骤中，GPS测绘技术的应用意义重大。

4 GPS-RTK技术应用工程实例

4.1 工程概况

某建筑工程地处丘陵区域，周围现在森林保护区，所以工程测量过程对于GPS-RTK应用要求较高。该建筑群的测量高度差最高300m，由于建筑建设区域包含多个子项目，主要为桥梁和隧道项目。丘陵地貌拥有复杂的地质环境，为建筑施工也提出巨大挑战。所以，需要项目测量技术人员保证测量技术精度，为工程顺利施工提供支持。

4.2 GPS-RTK技术应用优势

RTK技术应用选择载波相位差完成动态化、即时化的精准定位，该技术在测量领域应用广泛。在此技术的支持下，不但可以完成全球定位，而且还能精准测量目标，测量误差小，通常可以控制为cm级别。当前，此技术广泛应用于建筑工程的测量当中。技术人员可以将RTK当作测量工具，并在地图拓扑当中应用，体现实时监测优势，控制测量成本。同时，RTK的应用可以精准确认坐标系测站点三维坐标结果。通过RTK技术得到测量结果会及时传入基准站，以其作为中介，向流动站当中传输，在此期间，流动站的使用也能够准确接收基准站数据，还能实现数据观测，通过GPS显示结果形成差分测量值。技术人员可以利用观测值对于数据采取实时处理，控制误差。基准站获得的观测数据同样可以实时传达，便于卫星系统顺利计算测得测量点的点位坐标。在测量期间，中介转化需要严格进行，定位结果处理速度在1s之内就能完成，应用效果优越。

RTK技术应用重难点在于如何对传输数据进行传输，并且展开高效处理，且RTK技术应用，在定位环节需要建立能够实时监控数据、实时传输数据的观测系统，在系统运行过程当中，数据流通量也相对较大，要维持基准站的数据接收波特率超过9600，因此技术应用对于环境要求相对较高，可以借助GPSRTK方式监测数据，通过无线电台，在基准站完成数据收集，最后通过卫星传输观测数据，便于周围移动站GPS接收机能够准确获取基准站传输信号，还不会对移动站卫星观测相关工作造成影响。随着科技的发展，RTK相关技术也得到快速转化，突破了传统技术应用形式，运用广域差分形式，出现了连续运营多种形式技术站，在投入使用之后，让RTK测量方面技术快速发展，将数据的处理速度不断提升，体现技术应用效益。

4.3 GPS-RTK技术具体应用

考虑到工程所处地势环境复杂，加上周围的森林资源也极为丰富，在特定程度之上对于数据的传输造成影响，导致测量数据难以从基准站向流动站当中流动，这种情况下，GPS-RTK技术应用作业半径、实际作业半径可能存在较大差异，为了将这类问题有效解决，对于临近基准控制站距离进行合理把控，在作业过程需要将其标准间距设定在2/3位置。根据项目测量要求GPS-RTK测量半径处于5.3～7.9km间。与此同时，具体测量阶段，可能由于基准控制点方面限制影响测量结果。此时，测控点坐标分析方法，对于基准点位置进行准确控制。在该方法的运用之下，还能将测量过程所需检验的校核条件不断减少。基于以上要求，为了达到该项目测量的精度要求，需要通过已知点，从中选择高地势点，以此完成反复测量，最大限度控制天线的高度数据发生变化对于建筑高程的测量信息产生的影响。所以，在建筑工程的高程测量方面，需要保证数据输出精准，根据GPS-RTK技术应用的测量需求，妥善选择控制测量方法，完成数据收集，提高测量精度。