建筑工程测量中GPS 测量技术的有效应用

李 军

（中铁十九局集团第一工程有限公司，辽宁辽阳 111000）

0 引言

建筑工程测量不仅是确保建筑工程建设质量的重要前提，同时是确保建筑质量的重点所在，这项工作容易受到社会、经济、环境及自然因素等多方面的影响。建筑工程测量技术的有效运用，可以较好地推进测绘工作的开展。有关技术的日益更新，大幅度提高了测绘工作效率与质量。工程测绘工作中，GPS测量技术不仅具备建筑工程测量技术发展优势，还可以构建建筑工程测量数据库，有效强化建筑工程测量管理工作效率。所以，今后的建筑工程测量工作应该重视GPS 测量技术的合理应用，增强建筑工程测绘工作实效。

1 GPS 测量技术

1.1 GPS 系统构成

GPS 系统主要由3 部分组成，即接收装置、空间部分、地面监控系统。当中的接收装置包括电源、主机及卫星天线，可通过卫星系统自动搜索位置，并在接收到对应的卫星信号后进行跟踪定位，同时采取一定的信号交换方法进行处理，得知GPS 信号接收机实际位置和高度。

卫星是GPS 系统空间部分中最关键的，包括正在运转的卫星和轨道备用卫星。GPS 系统中的卫星是在相应的预设轨道中进行运作，同时在公转周期为12 h 的情况下，实时、无死角地监测并定位。对GPS 系统空间部分而言，其起到了观测地球上的目标，同时通过信号传递方式把观测数据传递到地面监控系统，起到定位和控制地面目标的用处。

地面监控系统主要构成有主控站、地面天线、监测站及通信辅助系统，对GPS 系统整体起到重要作用。主控站接收并监督卫星传输的数据信号，同时通过数据信号来计算卫星信息，对空间卫星进行合理调整，让它在轨道中正常运转。

1.2 工作原理

GPS 测量技术是一种全球定位技术，其重点采用了距离交会法工作原理，这是一种新型的定位技术，在建筑工程测量的具体运用中起到了非同寻常的作用。为接收并处理卫星信号，地面应设置接收装置，计算得出信号卫星与信号接收装置的距离，通过这些距离信息和距离交会法计算出信号接收装置的具体位置，从而形成三维立体坐标。

2 GPS 测量技术的优缺点

GPS 测量技术在目前建筑工程测量中运用相对广泛，其有着操作便利、精确度高、测量快速等优势，然而也存在一定的局限性，主要是由于地形与高层建筑影响到测量准确度和效率。

2.1 优点

（1）测量时间短。以前的GPS 定位作业模式相对单一，只有静态相对定位，速度与精确度也有一定局限性。GPS 测量技术则是在以往定位技术基础上进行了改进与创新，其快速静态定位方式方法都显著提高，GPS 测量技术效率也明显提高，新型GPS测量技术具有测量时间短的优势。例如需要测量的范围基线在20 km，通过单频接收行测量大概要1 h，双频接收机测量大概要15～20 min，若采用GPS 测量技术相应的动态实时定位模式，其流动站进行初始化观测定位只要1～5 min。所以，立足于GPS技术控制网进行测量，可以缩短观测时长，提高观测效率。

（2）精确度高。在静态比较稳定的情况下，对GPS 测量技术在建筑工程测量方面的运用加以分析。从以往的研究可知，这项技术能够在50 km 的基线实现1×10-6～2×10-6的定位准确度，假如基线范围在100～500 km，而后准确定位的精度能够达到10-7到10-8。在GPS 测量技术日益发展、改进、创新的情况下，假如基线范围超出2000 km，定位精度能够优于10-9，可以满足建筑工程测量的相应需要。

（3）功能齐全。有关技术研究表明，GPS 测量技术具有测量时间短、功能齐全等优点，能够通过连续性的动态三维位置获得建筑工程有关信息并加以测量，合理运用三维速度与时间信息对建筑工程加以有效观测。这种优势也可以用在测绘工作与导航工作上，以此切实提高测试工作效率。

（4）自动化功能。GPS 测量技术的自动化功能获得显著提高，主要采用了智能型接收机来有效设置有关的仪器，测量人员只需要把仪器电源打开就能够观察仪器运转情况，GPS 测量技术可以自动完成捕获并记录等工作。在观测工作完成之后，应关闭电源，以保证有关设备的有效运行。

2.2 缺点

虽然GPS 测量技术在当前的建筑工程中的运用具有较多优点，然而仍存在不足之处，其本身存在较为明显的弊病。例如在测量过程中因为地形因素的影响，一些封闭和狭窄的地区不能正常应用。在当前城市化进程持续推进的背景下，城市建筑高度在不断提高，所需投入成本也不断增多，整体组织越发复杂，假如无法达到建筑工程测量要求，将难以确保测量的准确度。

3 GPS 测量技术在建筑工程测量中的有效运用

3.1 工程测量方案的制定

通过GPS 测量技术制定建筑工程测量方案，包含对测量精度的制定与设计、测量地点的设计与测量时间的确定这3 方面。当中的精度设计需要根据我国有关标准来制定，并在此基础上，结合当地具体情况，选取适合的测区GPS 控制网来进行测量工作。之后，采用GPS 接收机合理设计布局，通过两者间的相互合作从而起到强化测量效果的作用。而在建筑工程测量的时间选择方面，需要结合GPS 所提供的预报图来确定时间段，确保测量的卫星均匀分布情况下确定最合理的测量时间段，以此有效提升测量精度。

建筑工程测量的位置选择也是极为关键的，这和建筑工程最终质量具有直接关系。通常来说，最合理的测量地需要达到2方面要求：①需要避免某些电磁信号的干扰，以接收到最好的信号；②尽可能选择相对宽阔的场地，减少障碍物对测量结果带来的影响。只有做到这2 点，才能确保建筑工程测量效果。由此可见，在制定建筑工程测量方案时，GPS 测量技术的运用可以对地点、时间以及精度均做出最佳的设计选择。

3.2 外业测量

各种GPS 技术在作业测量中的操作重点是不同的，工作人员主要应做好下面3 项工作。

（1）进行经典静态定位前，需要在基线两端装置信号接收机，并跟踪观测4 颗或4 颗以上的GPS 卫星，而后对基线观测封闭图形进行平差处理，减少测量误差。

（2）快速静态定位时，在测区内设置1 个基准站与1 个流动站，并且2 个站点都需要装置信号接收机。前者负责跟踪GPS卫星，后者负责观测GPS 卫星。这项技术适合使用在工程控制网的建立中，应该把两站之间的距离控制在20 km 以内，把GPS 卫星数量控制在5 颗或5 颗以上。

（3）准动态定位中，要提前在测区设置一个基准点，安装信号接收机来持续跟踪观测GPS 信号，同时依照一定顺序，在各站点之间对一个流动信号接收机进行短时间的观测作业，对卫星信号进行持续跟踪，防止信号出现失锁情况。一旦出现失锁问题，就需要对失锁流动点的观测时间向后延长2 min。

3.3 数据采集、记录与处理

（1）数据采集时，负责人要对测量数据进行备份处理，进行系列预处理工作，尽可能减少因人为与环境等因素影响测量准确度，之后根据三维坐标和已知高程点数量等信息，对采集到的测量数据的准确度与质量进行准备评估，同时将测量数据传输到相应软件中。

（2）在数据测量记录中，进行建筑工程测量时，工作人员应该系统记录测量全过程，整理所收集的观测数据与策略方式，为后续计算决策提供一定依据。数据测量整理分为观测数据、测量手簿和其他有关记录等3 类记录，需要把接收机中的初始信息、原始观测数据及GPS 测量时间等加以处理，加入到观测记录中。确保记录的及时性，在第一时间对有关数据进行备份，防止出现数据破坏和丢失问题。

（3）在数据采集、记录之后，科学、合理地处理有关数据，有效利用数据信息。在进行正式处理前，应对各种数据信息的准确性加以检验，并保证数据的准确性和真实性。一般而言，对C、D、E三个等级的GPS 网基线进行解算时，可利用接收设备的商用软件加以处理。在RTK 数据信息中，包括的内容相对广泛，比如点属性、点名及三维坐标等，应该在下载RTK 数据信息时，依照建筑工程测量的具体需要，进行进度的测量。唯有在有关参数与建筑工程测量需要相符之后，才可以进行后期的信息编辑和输出工作，有效提高测量数据处理的准确度，确保建筑工程施工顺利开展。

3.4 构建工程控制网

为符合建筑工程测量要求，需要根据建筑工程具体情况来确定工程控制网的网型，同时明确控制网精度的要求。在建筑工程测量项目中，工程控制网起到了基础的保障作用，可以为开展建筑工程测量与安全监测等工作提供参考与基本条件。在建构工程控制网时，需要遵循分级布网与逐级控制原则，工程控制网达到所要求的精度与密度。工作人员应事先做好选位与埋石工作，在适当位置埋设多个数量标识，通过载波相位静态差分析技术，根据预定方案展开观测作业，对观测数据进行概算与控制网差处理，将精确度控制到毫米范围。

4 结语

我国建筑工程行业快速发展，以往所采用的测量技术已经难以达到测量的要求，GPS 技术的出现对建筑行业起到了非常重要的作用。因为GPS 测量技术高效率、高精确度等优点，所以不仅在建筑行业获得了广泛运用，还在航天航海和土地勘测等领域获得了广泛运用。但同时也遇到了许多问题，应对这些问题进行妥善处理，促使GPS 测量技术更加完善，让这项技术在建筑工程中获得更好的运用，确保建筑质量。