GPS 定位測(cè)量技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

陳 旺

（江蘇水利房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)有限公司， 江蘇 淮安 223001）

隨著科技的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從科技到生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，其中就包含有GPS 定位技術(shù)。GPS 也即全球定位系統(tǒng)，是一種利用定位衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的精確定位并提供導(dǎo)航服務(wù)的系統(tǒng)。在房屋建筑工程行業(yè)，GPS 主要發(fā)揮其靜態(tài)測(cè)量的功能，用于幫助測(cè)量人員建立各種控制網(wǎng)絡(luò)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的缺陷，在大型的房屋建筑工程中發(fā)揮了巨大的作用。

1 GPS 定位測(cè)量技術(shù)概述

1.1GPS 系統(tǒng)的特點(diǎn)

GPS 作為新一代的全球定位系統(tǒng)，主要依賴于衛(wèi)星無(wú)線信號(hào)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位，在房屋建筑工程測(cè)量中，具有以下三個(gè)主要特點(diǎn)：1）定位精度高。GPS 的定位精度比傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀高得多，一般誤差可以控制在1mm 范圍內(nèi)，并且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，定位的誤差范圍還會(huì)進(jìn)一步縮小。GPS 定位不僅能夠滿足靜態(tài)定位還能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，在各種類型的定位中，GPS 均能滿足比較高的定位精度。2）測(cè)量時(shí)間短。GPS 定位有靜態(tài)定位法和快速定位法兩種，使用靜態(tài)定位法測(cè)量需要幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間，快速定位法只需幾分鐘，這就大大縮短了測(cè)量時(shí)間，提高了測(cè)繪速度。同時(shí)，GPS 定位系統(tǒng)還能夠與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、全站儀等共同使用，進(jìn)一步縮短了測(cè)量數(shù)據(jù)處理的時(shí)間。3）測(cè)量的智能化。GPS 定位測(cè)量具有高度的智能化，只需要簡(jiǎn)單的儀器就能完成對(duì)大范圍建筑物的測(cè)量，并將測(cè)量信息及時(shí)傳遞給用戶，大大提高了測(cè)量工程的效率。

1.2GPS 定位測(cè)量技術(shù)的原理

GPS 進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)，接收機(jī)的天線被看作為靜止?fàn)顟B(tài)，接受衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用物理學(xué)以及幾何學(xué)知識(shí)求得定點(diǎn)的坐標(biāo)、高程信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)該點(diǎn)的多角度定位。GPS 靜態(tài)定位測(cè)量模式操作簡(jiǎn)單，使用多臺(tái)接收機(jī)在不同地點(diǎn)進(jìn)行同步觀測(cè)，時(shí)間一般在40 分鐘以上，觀察結(jié)束后，再將專門(mén)的數(shù)據(jù)交由專業(yè)人員進(jìn)行處理。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)定點(diǎn)的全方位觀測(cè)，需要至少四顆衛(wèi)星同時(shí)參與工作，要求的精度越大需要的衛(wèi)星數(shù)量也就越多。另外，在實(shí)際測(cè)量中可能會(huì)出現(xiàn)建筑物遮擋衛(wèi)星信號(hào)的現(xiàn)象，影響接收機(jī)的正常工作，此時(shí)就需要GPS 與全站儀等傳統(tǒng)定位儀器結(jié)合使用，以滿足測(cè)量需要。

2 GPS 定位測(cè)量在房屋建筑工程中的應(yīng)用

在房屋建筑工程中，GPS 定位系統(tǒng)主要幫助工作人員對(duì)房屋地形進(jìn)行測(cè)圖、完成工程的細(xì)部測(cè)繪工作，得到工程的規(guī)劃圖和地形測(cè)繪圖，縮短房屋測(cè)繪工作的時(shí)間，提高測(cè)繪的精度。在大型房屋建筑工程中，GPS 定位系統(tǒng)應(yīng)用更為廣泛，具體的應(yīng)用技術(shù)如下：

2.1 施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的確定和測(cè)量

在房屋建筑工程設(shè)計(jì)初期，一般沒(méi)有進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，因此設(shè)計(jì)單位為了完成設(shè)計(jì)圖的繪制，必須深入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的確定和測(cè)量。如果建筑物范圍很大，例如機(jī)場(chǎng)、大型商場(chǎng)等，就會(huì)造成施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)的間距很大，相應(yīng)的測(cè)繪間距也就較大，使用傳統(tǒng)的測(cè)繪儀器不僅繁瑣而且精度得不到保證。此時(shí)，就需要GPS 定位系統(tǒng)幫助完成測(cè)量任務(wù)，使用接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，具體操作時(shí)需要完成天線的安裝、接收機(jī)的操作以及信息的傳遞與處理，操作人員在操作時(shí)，要嚴(yán)格遵照指導(dǎo)手冊(cè)保證測(cè)量準(zhǔn)確度。一般來(lái)說(shuō)，大型房屋建筑物測(cè)量初期，工作人員首先需要通過(guò)衛(wèi)星圖片完成對(duì)建筑地基的分析，然后根據(jù)實(shí)際的地形，每隔一定的距離設(shè)置一個(gè)施工臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，需注意，水準(zhǔn)點(diǎn)需要設(shè)在地面比較堅(jiān)硬的地方，另外，也可以人工埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并對(duì)每一個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的位置進(jìn)行詳細(xì)記錄。

2.2RTK GPS 在房屋建筑工程放樣中的應(yīng)用

RTK GPS 是GPS 技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，能夠幫助施工人員更加迅速、準(zhǔn)確的完成放樣工作，克服了傳統(tǒng)放樣方法人員浪費(fèi)、觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、不通視的缺陷。一般來(lái)說(shuō)，RTK GPS 技術(shù)只需GPS 接收機(jī)花費(fèi)一分鐘的時(shí)間即可完成對(duì)點(diǎn)的定位，且定位誤差在10cm 范圍內(nèi)。使用RTK GPS 技術(shù)進(jìn)行放樣首先要設(shè)置參考站，具體的設(shè)置過(guò)程為：在已知控制點(diǎn)上架設(shè)GPS 接收機(jī)及天線，開(kāi)機(jī)后，將控制點(diǎn)接收機(jī)天線的詳細(xì)數(shù)據(jù)（坐標(biāo)、高程）輸入到接收機(jī)內(nèi)，并在其內(nèi)部完成參數(shù)格式的轉(zhuǎn)換，然后接收衛(wèi)星信號(hào)并把本機(jī)接收到的觀測(cè)值等信息以無(wú)線電波的方式發(fā)送出去，待指示燈正常顯示后，參考站便架設(shè)完成可投入使用。隨后，工作人員可以開(kāi)始流動(dòng)站工作，打開(kāi)GPS 接收機(jī)，新建項(xiàng)目并建立與所設(shè)置參考站相匹配的配置集，實(shí)現(xiàn)流動(dòng)站對(duì)衛(wèi)星信號(hào)及參考站信息的同步接收，并對(duì)信息進(jìn)行處理，完成信息的格式轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)反映到流動(dòng)站數(shù)據(jù)終端。完成對(duì)該位置的放樣工作。

2.3GPS 技術(shù)在高層房屋建筑基準(zhǔn)傳遞中的應(yīng)用

在高層房屋建筑工程中，GPS 還能夠幫助完成基準(zhǔn)傳遞的測(cè)量工作。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，土地資源逐漸成為稀缺資源，為了占用盡量少的土地同時(shí)又能滿足建筑物的面積使用要求，現(xiàn)代建筑開(kāi)始朝著超高層方向發(fā)展，這也對(duì)施工測(cè)量提出了更高的要求。在高層房屋建筑工程中，基準(zhǔn)傳遞是最為重要的測(cè)量任務(wù)，對(duì)建筑物的質(zhì)量和施工進(jìn)度都有很大的影響。傳統(tǒng)的高程基準(zhǔn)傳遞方法有幾何水平測(cè)量、三角高程測(cè)量、全站儀測(cè)量等，但是這些方法對(duì)環(huán)境的要求較高，有些方法并不適用于高層建筑物的測(cè)量，會(huì)帶來(lái)很大的誤差，因此必須選擇一種更加有效方便快捷且誤差小的方法。使用GPS 進(jìn)行高程基準(zhǔn)傳遞的具體步驟為：1）建立WGS-84 坐標(biāo)系，并完成與施工坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換；2）在建筑物內(nèi)部根據(jù)建筑物自身的相對(duì)位置關(guān)系建立四個(gè)參考點(diǎn)，參考點(diǎn)的坐標(biāo)已知；3）完成首次測(cè)量，并將結(jié)果記錄作為后續(xù)測(cè)量的依據(jù)；4）展開(kāi)后續(xù)測(cè)量工作，每一次測(cè)量時(shí)，固定一個(gè)點(diǎn)為起算點(diǎn)，該點(diǎn)與就近另一點(diǎn)的連線為起算方位，以確保標(biāo)準(zhǔn)一致，測(cè)量完成后，進(jìn)行相應(yīng)的GPS 測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換，以上數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)均以第一次測(cè)量為準(zhǔn)。測(cè)量完成后，還要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以通過(guò)各類GPS 計(jì)算軟件完成操作，另外，還要控制測(cè)量結(jié)果的誤差，分析產(chǎn)生誤差的原因。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著GPS 技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，采用GPS 進(jìn)行的建筑工程測(cè)量任務(wù)越來(lái)越多，GPS 技術(shù)較之傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測(cè)量具有測(cè)量范圍廣、不受遮蔽物限制、耗時(shí)短、效率高的優(yōu)點(diǎn)，并且精度不輸全站儀，10 公里范圍內(nèi)的誤差僅有10cm，完全滿足建筑物設(shè)計(jì)要求。在未來(lái)，隨著GPS 的技術(shù)更加深入的發(fā)展，其精度將會(huì)進(jìn)一步提高，使用范圍也會(huì)更大，并能夠取代傳統(tǒng)的測(cè)繪工具成為測(cè)繪行業(yè)的主要工具，在房屋建筑工程中發(fā)揮更大的作用。