基于GPS 技術(shù)在建筑工程測量中應(yīng)用研究

郭良

（山西六建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024）

1 建筑工程測量工作概述

在建筑工程施工中應(yīng)用工程測量技術(shù)，能夠?qū)こ藤|(zhì)量實現(xiàn)有效控制，充分保障建筑工程質(zhì)量。有效應(yīng)用工程測量技術(shù)，確保相關(guān)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以有效提升建筑工程項目施工的合理性與有效性，充分保障建筑工程施工的安全性。在建筑工程施工中，應(yīng)當(dāng)重視工程測量技術(shù)的應(yīng)用，在測量過程中，要注意遵循嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣绞剑槍Σ煌慕ㄖこ?，結(jié)合施工現(xiàn)場的具體狀況選擇合適的測量技術(shù)，一定要保證相關(guān)測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，才能為建筑工程提供有效的數(shù)據(jù)支持，進(jìn)而保障建筑工程施工的順利進(jìn)行。

2 建筑工程工程測量方法

2.1 測量平差理論

現(xiàn)階段測量平差理論中，被廣泛應(yīng)用的是最小二乘法。通常采用有一定限制條件的平差模型，即概括平差模型，是現(xiàn)代平差模型的統(tǒng)一模型。在建筑工程測量工作中，多數(shù)測量單位會采用復(fù)合導(dǎo)線并進(jìn)行逐級加密的方式來布設(shè)相應(yīng)的平面控制網(wǎng)，但由于缺乏充足的多余觀測，相應(yīng)的粗差難以被抵消。在相關(guān)工程施工區(qū)域中布設(shè)控制網(wǎng)時，首級網(wǎng)點應(yīng)當(dāng)采用GPS 進(jìn)行測量，然后再使用統(tǒng)一等級的導(dǎo)線網(wǎng)進(jìn)行全面加密。按照測量平差理論，所布設(shè)的導(dǎo)線網(wǎng)應(yīng)當(dāng)具備全面、可靠性高以及精密均勻等特點。

2.2 控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計理論與方法

對施工控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計，可以采用模擬法和解析法這兩種方法。解析法是在優(yōu)化設(shè)立理論構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)與約束條件的基礎(chǔ)上，求解目標(biāo)函數(shù)的最大值和最小值，其中約束條件或目標(biāo)函數(shù)是控制網(wǎng)質(zhì)量指標(biāo)。選擇模擬法可以得到更加切實可行的方案，在對相應(yīng)的觀測值進(jìn)行平差計算后，可以有效模擬相應(yīng)觀測值粗差對計算結(jié)果的影響情況。如果控制網(wǎng)對精度有較高的要求，就要注意在優(yōu)化設(shè)計中進(jìn)行精細(xì)計算，確保計算結(jié)果的精確性。

3 GPS 測繪技術(shù)的主要優(yōu)點

3.1 高精度

工程測繪中GPS 技術(shù)的運用獲得的最終測量結(jié)果具有高精準(zhǔn)度，在運用GPS 時，精準(zhǔn)度與紅外儀相似，同時此種技術(shù)在運用時受環(huán)境影響較小。因此測繪工作在開展時可以充分運用這一優(yōu)勢，即使在環(huán)境復(fù)雜、條件惡劣的情況下也可以保證工作的順利進(jìn)行[2]。除此之外，此種技術(shù)在使用時能夠在短時間對長距離進(jìn)行科學(xué)定位，并保證定位的精準(zhǔn)程度。采集的數(shù)據(jù)使用WGS84 坐標(biāo)系下具體坐標(biāo)，一般情況下自定義使用西安80 坐標(biāo)，西安80 坐標(biāo)需了解所在地區(qū)實際中央經(jīng)線以及三參。

3.2 自動化程度高

將GPS 運用于工程測繪時，對技術(shù)進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，在此情況下，接收儀在使用時更加智能和簡單。同時GPS 在實際工作中，工作人員僅需改進(jìn)施工觀測方式，對系統(tǒng)不斷進(jìn)行完善，并使用軟件再對其進(jìn)行處理，最終獲得測量結(jié)果，結(jié)果為三點坐標(biāo)，其他內(nèi)容需運用其他技術(shù)或者是衛(wèi)星將其完成，這種檢測方式的運用能夠使工作水平和檢測效率得到極大的提高。工作人員在工作中僅僅需對天線進(jìn)行整半、對中便能進(jìn)行自動觀測，然后運用數(shù)據(jù)處理方面的軟件分析處理，最終獲得三維坐標(biāo)，測繪工作主要是機械運用自動化形式完成。

3.3 全天候

GPS 在工程測繪中的運用，能夠?qū)崿F(xiàn)對較多環(huán)境進(jìn)行使用，衛(wèi)星往往在分布上比較均勻，處于任何位置都可以通過系統(tǒng)進(jìn)行檢測，在此情況下就能保證檢測實施時的全天候，充分發(fā)揮其不受時間限制的優(yōu)勢。

4 GPS 定位系統(tǒng)在大比例地形圖測量中應(yīng)用及技術(shù)實現(xiàn)

4.1 測量控制應(yīng)用

隨著GPS 系統(tǒng)測量的出現(xiàn)，導(dǎo)線測量逐漸走出了歷史的舞臺。同時，導(dǎo)線測量不能滿足大比例尺地形圖測量的要求。因此，GPS 系統(tǒng)測量將逐漸成為建筑工程大比例尺地形圖測量的主要應(yīng)用技術(shù)。從GPS 系統(tǒng)在靜態(tài)測量過程中的特點和優(yōu)勢分析，GPS 系統(tǒng)在運行過程中不需要通視，增加了測量工作的靈活性，同時可以有效地提高測量精度。對于靜態(tài)測量控制，在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理中存在一些不足，往往因為測量控制過程難以控制，導(dǎo)致重復(fù)測量，數(shù)據(jù)精度不足，因此在測量控制的應(yīng)用過程中，要保證定位結(jié)果的精度，提高衡量成功率。

4.2 圖像控制點測量在建筑工程大比例尺地形圖中的應(yīng)用

圖像控制點的測量與GPS 測量技術(shù)相輔相成，緊密相連。在應(yīng)用過程中，首先要選擇圖像控制點的測量位置，通過設(shè)置控制點的坐標(biāo)，實現(xiàn)交叉點的綜合測量。另外，由于建筑工程大比例尺地形圖測量過程中存在測量難點，應(yīng)根據(jù)圖像控制點測量的優(yōu)點，與圖像控制點測量的精確采集通道緊密結(jié)合，根據(jù)圖像控制點位置的確定，及時分析控制點的分步測量標(biāo)準(zhǔn)化控制，縮短作業(yè)周期，提高GPS 系統(tǒng)測量效率。

另外，在建筑工程大比例尺地形圖測量中的建筑規(guī)劃、土地利用測量和小比例尺控制技術(shù)中，要從宏觀和微觀兩個方面分析GPS 技術(shù)應(yīng)用與實現(xiàn)的理論，建立邊界點的坐標(biāo)和位置，從而促進(jìn)大比例尺地形圖測量過程中相互融合圖層的標(biāo)準(zhǔn)化。將數(shù)字測量技術(shù)與自動測量技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)三維坐標(biāo)的獲取原理，將數(shù)據(jù)組合理論融入地形測量過程中，進(jìn)行有效的控制。

5 應(yīng)用案例分析

選取某地區(qū)比例尺為1:1000 的地形圖，首先進(jìn)行首級控制點的布選，布設(shè)E 級GPS 控制網(wǎng)，其精度及誤差控制在10mm 以下，同時比例誤差控制在20mm 以下，都符合測量規(guī)范的要求。其次，對整個待測區(qū)域進(jìn)行實地勘察，在E 級測量控制網(wǎng)中，由3個待測點和2 個已知點組成，且均以代號“GE”開頭。以靜態(tài)引入的方法，實現(xiàn)3 個待測點的GPS 測量，架設(shè)基站架，對以前的觀察點進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，每次搬站的過程應(yīng)符合規(guī)范要求。

依據(jù)測量的結(jié)果準(zhǔn)確填寫統(tǒng)計信息，確保測量的準(zhǔn)確度，最后選取中數(shù)使用，確保天線高紀(jì)錄的一次性統(tǒng)計，不可進(jìn)行修改。

數(shù)據(jù)測量觀察過程中的準(zhǔn)確度及其控制措施如下：為確保GPS數(shù)據(jù)測量及統(tǒng)計準(zhǔn)確度，對于各項參數(shù)的限差進(jìn)行規(guī)范化分析，衛(wèi)星高度角在一級等級范圍內(nèi)應(yīng)大于等于15，且二級同上。有效觀測衛(wèi)星數(shù)在一級設(shè)置為大于等于5，二級設(shè)置為大于等于5；平均重復(fù)設(shè)置站數(shù)和時段的長度，在等級一和等級二中相等，數(shù)據(jù)采集的時間段為10min 以上，60min 以下。觀測的過程中應(yīng)認(rèn)真，且維持兩次測量，確保數(shù)據(jù)測量的精度符合規(guī)范要求。在基線解算及使用GPS接收機測量的過程中應(yīng)使用商用軟件，測算得出GPS 網(wǎng)相鄰點弦長精度不超過9.0ppm，環(huán)線全長相對閉合差不能超過15.0ppm。

6 GPS 測量定位技術(shù)精度、可靠度分析

6.1 控制點測量精度的驗證分析

為了能夠通過GPS 有效額的實現(xiàn)測量點位的精度驗證分析，以2 級全站儀為主要導(dǎo)線技術(shù)研究實施設(shè)備，選取其中8 個側(cè)位點進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量及收集，針對測量同一位置下的已知控制點位，選擇使用GPS-RTK 測量技術(shù)，實現(xiàn)雙基準(zhǔn)站法的高效應(yīng)用。在大比例尺地形圖的測量環(huán)節(jié)中，可選擇使用流動站系統(tǒng)，測量數(shù)據(jù)中觀測時間少1min，要對地位坐標(biāo)進(jìn)行測量穩(wěn)定性分析，針對控制點位的測量標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的有效記錄，記錄過程中次數(shù)應(yīng)少于4 次，并取平均值，以實現(xiàn)坐標(biāo)控制點的合理應(yīng)用。由于測量過程中的平面精度需求相對較高，且精度的測量要符合一級導(dǎo)線的實施要求，在高程精度的水準(zhǔn)測量要求中，要基于雙基準(zhǔn)站的測量應(yīng)用方法，以利于流程性的隨機變化為主，對RTK 的檢測結(jié)果進(jìn)行偶人性誤差分析，以有利于消除對基準(zhǔn)站中自身誤差動態(tài)測量點的系統(tǒng)化影響，從而提升GPS-RTK的動態(tài)測量點的精準(zhǔn)性。雙基準(zhǔn)站法的應(yīng)用過程中，依據(jù)對流層中的延遲效應(yīng)，可通過GPS-RTK 技術(shù)的隨機變化性，大大提高GPS 測量技術(shù)的應(yīng)用精度。

6.2 碎步點測量精度分析

在應(yīng)用斷點測量技術(shù)時，測量精度與城市空地衛(wèi)星高度有關(guān)，在建筑工程中應(yīng)根據(jù)建筑物密度的不同選擇測量方法，可分為全站儀測量和非支點測量。同時，在測量技術(shù)的基本要求下，根據(jù)斷點的提取方法和分布原則，對GPS-RTK 高程測量進(jìn)行重點抽查，抽查次數(shù)定為200 次。在現(xiàn)場施工技術(shù)人員對測量信息的反饋中，RTK 技術(shù)可以充分發(fā)揮城市開闊地區(qū)地形圖測量定位的優(yōu)勢，在建筑物密集但無高樓的地區(qū)，在接收機中桿加高后，可以避免其缺點，定位的優(yōu)勢也可以發(fā)揮出來。

6.3 地形圖測量質(zhì)量檢測與控制分析

在測繪過程中，要充分結(jié)合GPS-RTK 測量技術(shù)，分析測繪過程中的相關(guān)任務(wù)體系，將其劃分為四個不同的任務(wù)組，然后根據(jù)組內(nèi)的任務(wù)集，測量測量區(qū)域內(nèi)的平行關(guān)系，并測量了會議過程中的推進(jìn)距離，一般定為200m，考察和測試了三種測量方法的測量效果。

7 結(jié)論

總之，GPS 測繪技術(shù)與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比優(yōu)勢更加明顯，測繪時可以對測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)采集，并且操作時的便捷程度比較高，當(dāng)前成為工程測繪中較為常用的一種技術(shù)。這種技術(shù)的運用能夠保障工程設(shè)計方案在制定時的科學(xué)性與合理性，保證整個施工過程在有序狀態(tài)下進(jìn)行，避免誤差出現(xiàn)過多積累，有利于測繪數(shù)據(jù)價值性的發(fā)揮。同時這一技術(shù)的運用能夠?qū)y繪難度降低，確保工程在建設(shè)時的質(zhì)量和安全。