淺談GPS測量技術在建筑工程中的應用

邵彩霞

（尉氏縣規劃建設局，河南 開封 475500）

淺談GPS測量技術在建筑工程中的應用

邵彩霞

（尉氏縣規劃建設局，河南 開封 475500）

本文主要闡述了傳統的測量方法與GPS測量技術進行了各自優勢的對比，闡明了GPS測量技術的特點、使用原則及在高層建筑測量中的應用。

GPS測量技術；建筑工程；高層建筑

GPS全球定位系統是美國為其陸軍、海軍和空軍提供全天候、全球性的、實時的導航定位服務而研制的全球導航定位系統。GPS定位控制系統包括一個主控站、三個注入站和五個監測站，主控站的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據計算衛星的星歷和衛星鐘的改正參數等并將這些數據通過注入站注入衛星中去，同時還對衛星進行控制，向衛星發布指令，調度備用衛星等[1]，GPS定位系統作為新型技術，它具有定位準確、測量速度快、對基本控制網點密度沒有要求等特點，近年來在各種工程測量中，都得到了廣泛應用。

1 建筑工程最常用的測量方法

第一種是吊線墜法。這是一種傳統的測量方法，它常常受到空氣能見度的影響比較大（比如：雨、雪、大霧、揚沙、浮塵、沙塵暴、風速等惡劣氣象要素），再加上測量精度比較低，一般情況下都不再采用這種方法測量了。第二種是經緯儀斜投測法。這種方法測量精度比較高，但是，由于經緯儀屬于光學儀器類別，它對空氣能見度有一定的要求，在操作中有一定局限性。這種測量方法對控制點有一定的要求，控制點與離建筑物必須有一定距離，從目前的建筑規劃情況看，各個建筑物都比較密集，施工場的面積很難滿足經緯儀斜投測法要求。這種測量方法受到天氣條件的影響也比較大。第三種是激光經緯儀法和垂準儀法。這兩種設備都屬于光學儀器，都具有測量精度高，實施及操作方便等特點，也是近年來高層建筑施工當中最為常用的測量方法；光學儀器最大的缺點是要求先決條件，不論在任何情況下，就必須保持通視孔的通透性能，隨著建筑技術和建筑材料性能不斷提高，建筑物的高度也會不斷增加；從而會出現因日照、溫度、風荷載等作用，也會帶來施測困難。第四種就是GPS測量技術。由于GPS定位精度高、速度快，還能夠實時提供任一點的坐標，是現在和今后建筑施工的最理想的測量方法。

2 全球衛星定位系統GPS的特點

2.1 定位精度高

首先是GPS測量基線的精度：近年來已經由原來10-7，逐步提高到了10-6。

其次是靜態相對定位精度：也達到了毫米級別，若是針對有特殊要求的測量項目，可以采取特殊措施處理，能夠達到亞毫米的級別。

第三是GPS實時動態定位精度：對于一般的工程測量，能達到cm級，對于大型建筑物、高層建筑物、構筑物變形監測等測量項目中，若采用特殊措施，并安裝精密星歷和相應的數據處理軟件以后，其精度（平面）能夠達到亞毫米級，而且，高程的精度能夠穩定在1mm級，都能購滿足各種工程測量要求。

2.2 測量時間大大縮短

近年以來，隨著GPS全球定位系統的附屬設備進一步完善，GPS測量軟件的功能和水平不斷的加強和提高，測量的時間已經比原來的幾小時，已經縮短到了現在的幾十分鐘，作業效率已經明顯提高。

2.3 GPS測量站間不需要通視

光學測量設備在實施測量時，都有嚴格的通視要求，還要設置大量的規標，要求測量場地大而寬闊，因此受到了一定的局限性，給測量工作帶來各種的困難。GPS全球定位系統測量只有一項要求，測站上空與衛星的聯系通道開闊就可以了，測站之間不需要相互通視，也不需要設置規標。這樣既節省時間又節省測量經費。

2.4 GPS接收設備操作簡便

目前GPS測量地面設備的自動化程度非常高。操作步驟非常簡單，觀測的時候測量員只要把地面接收設備安裝好，按順序鏈接信號電纜，將測量接收設備天線安裝到指定高度，記錄氣象地面觀測主要數據，把監視儀器的狀態調整好，具體的定為實時測量工作，GPS設備能夠自動完成捕獲、跟蹤、觀測和記錄等任務。測量完畢，只需要將設備關閉收好就行了。

2.5 不受任何條件的限制，實施全天候定位

GPS衛星數目多達36顆，在太空分布比較均勻，能夠完全覆蓋整個地球各個區域，能夠保證用戶在地球任何一個地方、任何時間進行觀測，都能保證4顆以上的GPS衛星為你服務。

2.6 能夠為用戶提供全球統一的三維地心坐標

在實際工程運行中，“必須將三維GPS基線向量觀測值和其方差陣投影，統一轉換成為工程坐標系的二維平面上”[2]。也就是說“要將GPS基線網的投影，變換成為工程使用的測量控制網。轉換的關鍵步驟是使GPS基線向量網要與常規地面網測量的控制點（原點）重合，保證其始方向一定要保持一致”[3]。在實際的工作中，為了更好地使用測量結果，要求轉換的控制點坐標直接反算的邊長，要與實地測量的邊長其長度應該相等。

3 GPS在建筑工程測量中應用

3.1 觀測點的選擇

光學測量儀器選擇觀測點，對于點與點的通視程度有一定要求；而GPS測量選擇觀測點之間對于是否通視不作要求。在選擇的時候只要滿足常規要求并注意掌握下面幾條原則；原則一，防止電磁信號干擾原則。在選點時，首先注意盡量避開大功率無線發射源，有效距離應保持在二百米以上；其次是注意避開20KV以上的高壓輸送電線，最好是保持五十米以上的距離。原則二，避免電磁波反射原則。在選擇測量點的時候，最好要避開大面積的水域，主要防止水面鱗波對電磁波的反折射的干擾，減小多路徑效應的影響。原則三，保持測量點上方開闊原則。最好將觀測點設置在高層建筑的頂層，并且平視視覺范圍內周邊一百五十米以內不得有任何障礙物，避免衛星信號對接收機的影響。

3.2 技術參數的設置

技術參數的設置，主要有設計精度設置、觀測計劃設置、設計基準設置和網形設置等。在實際測量中確定設計精度的時候，要注意掌握測量區域的實際情況和測量工程的實際需求，來設置工程或者設置城市CPS網作為測量區域的首級控制網。在設置平均邊長的時候，注意掌握在1 km以內，弱邊相對誤差注意掌握在千分之一以下。“GPS接收機的標稱精度誤差應該掌握在a≤15mm。在觀測設計方面，GPS衛星的可見預報圖和幾何圖形強度是最佳的依據，注意選擇最有利于觀測的時段，注意進行作業調度表的編排工作”[4]。

3.3 觀測點標志的設定

在設置GPS測量點位標志的時候，要本著便于測量、不宜改動的原則，設置點位標志要明顯，一定要能夠保持到建筑工程施工完成以后，還能夠被有效利用的程度，對于施工場地外圍的測量點位，其標志也要保證在整個施工期間不能被損壞。

4 結語

隨著我國綜合國力的進一步增強，各條戰線、各個領域都在突飛猛進的發展。建筑行業也不例外，傳統的測量技術已經滿足不了建筑業快速發展的需要，在發展過程中遇到的新情況、新問題，傳統的測量技術和測量方法已經滿足不了新情況、新問題的要求；也就是說現在工程對測量設備的要求越來越高，應滿足在溫差比較大、太陽光照特別強、風載強度大的情況下，要克服這些環境因素的影響，保證準確、迅速地進行高程傳遞，平面軸線控制工作任務。GPS測量技術都能適應這些特殊自然環境，在高層建筑的測量中發揮出了自身的獨特優勢和效能。當今時代，積極采用高科技手段組織施工，采用最新的測量技術作支撐，能充分保證測量數據的準確性，促使工作效率將會成倍提高。

[1]劉奎，馬海軍.淺析GPS技術及其在工程測量中的應用[J].中國科技博覽，2011（19）：286.

[2]苗殿勇.GPS在工程測繪上的精確應用與發展[J].投資與合作：學術版，2011（11）.

[3]李祖鋒，高建軍，繆志選，張明山.利用最優抵償投影面算法限制GPS邊長投影變形[J].測繪工程，2010（1）：75-77.

[4]張蓉蓉，唐超.淺談在高層建筑施工中GPS測量技術應用[J].中國科技博覽，2010（35）：634.

U412.24

A

1671-0037（2014）09-96-2

邵彩霞（1975.10-），女，本科，工程師，研究方向，城鄉建設與規劃管理。