建设工程测量中GPS测量技术的应用性分析

2023-01-12尚英学

建筑与装饰 2022年15期

尚英学

垦利县方正测绘有限公司山东东营 257000

引言

GPS系统的基本组成单元，一般为空间卫星信号、监控装置以及地面卫星信号接收的信号数据仪器，这三个基本组成单元都严重影响着整体GPS系统的正常运行。另一方面，由于空间卫星的重要功能就是为GPS系统供给相应的卫星信息，所以人类还专业设置了卫星群，以实现对卫星信息的收集，这样人类就可以随时随地得到卫星信息了[1]。另外，人类还将GPS系统中的地面监测装置和卫星发射接受讯号器当成是一般使用者的使用装置，一般被用于接受消息，同时也通过消息进行定位分析，从而使用户更了解当时的地理信息和交通状况。

1 GPS测量技术的特征

1.1 操作较为简单

在进行具体的操作时会不难发现，由于GPS测量技术具有高度自动化优点，且运行过程相对简单，因此用户只要能达到下列条件就可以了。首先，仔细采集气象资料数据；其次，仔细设置和检测好开关装置；第三，检测装置的标高；最后，可以及时监测装置在工作时间内的状况。例如：部分工程项目利用卫星获取信息、探测和监控，等这些工作都能够运用GPS测量技术的自动化来实现。当监测好后，工作人员可以关闭电源、收好仪表，数据信息收集也就可以轻松地进行下去了。所以，通过运用GPS测量技术实现工程监测既能够增加精确性，也能够减少工作时限，从而促进了工程监测朝着更加智能化方向的发展[2]。

1.2 实现实时测量

在采用GPS测量技术以后，施工人员就可以随时开展工程测量工作了，在以前的测量技术里，施工人员就必须在进行测量的时候选取合适的工作日期和良好的气候。因为以前的测量技术对环境条件需要相当高，如果在气候不良的工作环境当中开展测量工作就会形成一些的偏差，从而也会危害到整个的工程施工，所以测量技术人员就必须选取了恰当的气候开展测量。这样的一个测量方式比较容易受时间因素，和气候因素的影响，从而也就会提高了施工成本。但是通过对GPS技术的应用，能够有效地克服现阶段测量技术所面临的问题，从而使工程项目可以顺利完成，而这样也就能够降低了生产成本。

1.3 GPS测量精度高

GPS方格网点定位有着精度高的优势，误差分布比较平均，符合规范要求，在完成测量作业时受环境和距离的影响也比较小，因此即便是在地形条件差、局部重点的工程中也能够全方位地进行检测工作，能够比较准确地进行对目标的定位，并判断为三维定位，同时也能够检测物体运动中的相对速度，60s的时间能够将精确度维持在±0.1m的距离，反映了其定位精度高的优越性，同时对于载波相位中的相对位置，也会在20min之内进行定位，精确度能够做到±5mm，若通过进行差分定位，也能够把精确度做到厘米量级。在对方格网的测量准确度技术指标时，通常使用位置中误差或使用相对中误差来表达准确度比较合适[3]。

2 GPS测量技术在工程测量中的具体应用类型

2.1 静态相对定位技术

静态相对定位方法目前已经被普遍地运用在工程测量的工作中，而静态相对定位方法则大致包括了2类：第一，GPS1+N模型（即快速静态监测模型）；第二，一般静态测量模型。GPS1+N模型，是一种利用相应位置信息进行绝对自动定位的标准模型，测量技术人员需要利用二台上面的已有坐标系点来实现绝对地址定位与数据分析，先把一套GPS测量仪的接收机自动设置为基础站，将其他一套或多个设备确定为移动站，再利用移动站和基础站中间的相应地址关联，然后再利用所有存在站点的相应位置信息即可得到测量点的绝对自动定位。GPS一+N的测量模式，主要运用在对一定地域范围内进行的地质测量工作和开展施工放样作业等，它比较于传统的常规测量方法有着速度较快，无须通视，测量精确度较高的优越性。常规静态观测，则是使用至少3台甚至更多的GPS接收机来完成观测工作，通常使用在2个上面，知道坐标点也可能或是不知道坐标点之间的位置，而能够同时观测的卫星通常在4颗之上甚至更多，而检测人员所选择的观测时间尽管有一定的控制要求，但观测时间一般都能够做到在45min之上，从而能够最大限度地达到观测时间的增长和效率的提升。

2.2 控制测量

控制测量是工程测量过程当中的一个内容时控监测，而GPS测量技术在工程控制监测当中的具体运用，一般是为了使其可以很好地为城市规划区或者建设区做好设计。由于城市控制网的本来体积就很大、监控难度也很大的特点，使得城市中一级以及二级和三级线的控制点，在许多状况时都会被人不经意之间所损坏，而且这会使其在极大的程度上影响工程测量的总体进展。并且为了未来更好地对城市控制点等的各种信号加以提取，所以在工程测试中，GPS静态测量这一内容也将被使用得更加普遍。由于GPS测量技术的静态测量工作在点和控制点中间并不需要通视这个内容，同时其本身的准确度也是相当高的，所以在城市控制测量过程中，使用这种GPS的静态测量技术就可以实现对城市测量点的精确需求。不过还有一点也是值得注意的，由于GPS静态测量技术所花费的时间比较长，同时又需要技术人员在后期对所获取到的数据信号加以处理，在获取点位内和站点之间的信号时间上相比于其他而言，该类静态测量技术也很难以在较短时间内来进行对实际结果的预报。

2.3 变形检测

施工阶段，由于路面与桥梁工程易遭受外部各种因素的影响，而造成地基结构发生变化或破坏，影响工程自身的稳定性。此时就必须及早对工程问题进行处理，以确保施工的质量与安全性。传统的路桥变化检测技术会受外部各种因素的干扰，其检测准确性也备受争议，在检测结果中，许多的细微改变会被工程技术人员所忽视，提高了工程施工的安全隐患。而GPS技术则可以克服传统监测技术的缺点，完成了对路桥变化的精密检测，使其准确度限制在微米量级内，并可以对细微的改变进行迅速反应，从而大大提高了工程施工品质[4]。

2.4 动态测量

移动台接收机的数据采集间隔应该设定为与基准站相同，这也是整个观测流程的前提条件。在为了初始化系统GPS准动观测操作之前，该方法还可以在已知点的和静态观测也被初始化。完成系统初始化后，无论是在收集数据的过程中，并把接收机安装到检测点的数据上，还是漫游者所接收到的并保存在每群存储器中的坐标数据，都可以获得厘米量级的定位精度。在一般情况下，车站系统的检定人员都会在短时间内获取有关卫星电源的卫星数据，通常为6~60s。一次测试完毕后，测量员将移至下一次测量点，继续进行。在整个监测流程中，每个可见的卫星接收机都需要彼此保持联系，并可以进行持续监控，而液体所接收到的卫星信息数据也就必须通过持续监控不中断地锁定，并依次停留在每秒钟的特定数量采集上。而一旦监控卫星丢失了锁，系统就需要重新进行初始化，否则工作将无法完成监测[5]。

2.5 像控点测量

GPS技术运用于像控点测试可极大地简化了测试的时候，因为采用传统方法对象控点实施测试，就必须布设大量的导线来测定相应的水平高点，而采用GPS测量技术中的RTK科技对象控点实施测试时，则是在测点与其附近高等级控制轴线处架设基线站，来测定各像控点的水平面坐标和高度。利用GPS测量技术对象控点开展测定和采用传统方法一样，无须逐步布置控制器，极大地提高了测定的效果。

3 GPS定位技术的应用

3.1 在工程测量中的应用

主要是基于地球物理学与几何学科紧密结合的基本原理，利用空间卫星群与地面接收设备的联合功能，来实现对多角度的观察[6]。目前GPS定位技术的使用主要分为二个模型，一类是静态比较位置模型，在这个模型中，要求将多台地面接收设备排列成静止基线，同时对目标展开观测，观察的持续时间一般在45min以内，随后要对数据进行计算与数据处理，这个模型的运用起来也比较简便；还有一类是以载波为基础的动态比较位置模型，在这个模型中，要求在序曲位置比较准确的控制点基站中同时设置地面的接收设备，以便完成在各个角度上对实时动态数据的观察。当出现了周围有山和高耸建筑的情形时，若要进行GPS定位技术的使用，就必须和反惯导航技术紧密结合，因为这样就能防止周围可观察到的卫星数量减少。

3.2 在工程变形测量中的应用

GPS测量技术的实际应用与实践工程变化，主要是指由于人为干预等原因而导致建筑出现移动的变化，由于工程变形在建筑工程中是一个普遍存在的问题，因此建筑工程的结构出现变化也就给了GPS测量的现实空间，由于GPS测量技术具有能够三维空间进行定位的科技优点，从而能够做到对建筑工程变化的即时监控。在具体的实际工程中，建筑工程变化就可能包括陆地上的建造物体出现变化、矿井变形、水坝出现变化，还有一些在水上的建筑物体出现沦陷变化等方面。此外，使用GPS测量技术也能够进行对矿井变形的监控，在具体的应用实践中，往往需要先选择某个特殊的工作地点，在该地点上建立若干个监控点和一个标定控制点，之后再逐步完成GPS接收机的设置，就这样能够不断地接收数据并对历史数据进行解析，进而使用GPS监测技术进行对矿井的自动化监控。

3.3 在施水准点测量中的应用

可以说该测定是比较重要的一种技术，如果采取传统技术进行测量，因为事先没有进行仔细的考察与预算，所以会导致施水准点过程出现诸多问题，无法保证测量的准确性。如果在测量中测量结果不准确，那么距离会越大，会给施工带来影响，且工程质量也会有所影响。然而将GPS技术应用其中，可以接收卫星信号，对施水准点的具体位置进行测定。除此之外，GPS测量技术的应用还能够协调工程观测的整个进程，对整个测量结果的精度有所保障，会保证施水准点测定工程的有序开展。

3.4 虚拟现实技术应用

对一般的施工测量者来说，需要技术人员进行现场检查，如果出现了恶劣的地质条件时，极容易引起重大安全事故；在利于GPS科技测试环境条件时，就能够有效克服这一问题，也能够测试地质条件中较为复杂多变的区域，而使用GPS科技所产生的测试环境条件，也往往具备交互作用、真实感强等优势。同时，在现代GPS系统中，虚拟现实科技，以及电脑绘制科技，都能够很高效地描绘出清晰的三维空间图形，以便形成科学的工程检测流程，精确地表示重要检查项目，以及必须重视的重大安全事件。