GPS定位測量技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

王 曦

北京金房興業(yè)測繪有限公司 北京 100166

傳統(tǒng)的定位測量技術(shù)操作程序復(fù)雜、數(shù)據(jù)結(jié)果誤差大、人為影響問題較多，在現(xiàn)代房屋建筑測量中應(yīng)用效果并不理想。GPS技術(shù)是一種基于衛(wèi)星通訊的定位技術(shù)，衛(wèi)星與地面基站能夠?qū)崟r傳遞信息，經(jīng)過計算機系統(tǒng)計算和建?？梢詫⒛繕?biāo)位置準(zhǔn)確地測量，因此GPS技術(shù)以其高效率、高精度和低誤差等優(yōu)勢成為了房屋建筑定位測量中廣泛應(yīng)用的技術(shù)。分析和研究應(yīng)用GPS技術(shù)進行定位時遇到的問題對于改進定位方法有著重要作用，同時也能不斷提升房屋建筑定位的準(zhǔn)確度。

1 GPS定位測量技術(shù)概述

GPS也稱全球定位系統(tǒng)，是一種由衛(wèi)星和地面基站共同組成的定位系統(tǒng)，最初被應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，后部分功能逐步向著民用領(lǐng)域開放。GPS定位系統(tǒng)的優(yōu)勢在于能夠?qū)⒍ㄎ徽`差控制在厘米級別內(nèi)，系統(tǒng)發(fā)送、傳遞和收取信息過程非?？?，并能快速地處理定位信息，由于GPS系統(tǒng)采用了特殊的編碼方式，因此定位信息很難被截取或出現(xiàn)丟失，有效保障了定位信息的安全性和穩(wěn)定性。隨著GPS系統(tǒng)商業(yè)化運作，建筑工程行業(yè)發(fā)生了巨大變化，以GPS定位技術(shù)為核心的定位測量方法迅速成房屋建筑行業(yè)測量定位過程中廣泛應(yīng)用的技術(shù)[1]，為房屋建筑設(shè)計人員、施工人員提供了精確的和可靠的定位數(shù)據(jù)，有效保障了房屋建筑施工質(zhì)量。

2 GPS定位測量技術(shù)優(yōu)勢

傳統(tǒng)定位測量方法的需要大量技術(shù)人員協(xié)同工作，在各測量點位安放測量儀器，然后對儀器進行校準(zhǔn)，最后開展測量工作，測量過程中將各項測量數(shù)據(jù)記錄，收集足夠的數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進行處理。這一過程不僅費時費力，而且無法保障測量的精度，時常因為技術(shù)人員操作方法不科學(xué)或測量數(shù)據(jù)誤差較大等因素導(dǎo)致測量結(jié)果偏差變大，進而影響到房屋建筑設(shè)計和施工質(zhì)量。而GPS技術(shù)能夠有效避免此類問題發(fā)生，GPS系統(tǒng)中應(yīng)用多種先進的智能化一體化技術(shù)，系統(tǒng)能夠自動分析、處理和總結(jié)測量數(shù)據(jù)，獲得非常精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)，為房屋建筑工程提供可靠的測量數(shù)據(jù)。

2.1 測量精度高

GPS測量主要通過衛(wèi)星和地面基站組合進行定位，衛(wèi)星向地面發(fā)射信號，信號經(jīng)過反射后由信號接收裝置獲取，通過計算信號傳播時間和反射角度等對目標(biāo)位置進行定位，從而獲得測量數(shù)據(jù)。但是衛(wèi)星信號在傳輸過程中受到大氣電離層和對流層的影響將會出現(xiàn)誤差，此時通過地面基站裝置進行處理能夠降低誤差。在GPS系統(tǒng)內(nèi)部專門安裝了誤差分析模型，模型能夠根據(jù)信號傳輸?shù)奈恢?、天氣狀況和大氣運動規(guī)律對信號傳播途徑進行分析和計算，然后結(jié)合實際的信號收發(fā)情況對誤差進行更正，通過衛(wèi)星和地面基站共同判斷目標(biāo)的位置。相比于傳統(tǒng)的測量方法，GPS測量方法無須進行復(fù)雜的操作，只需要在測量區(qū)域個點位基站，技術(shù)人員將測量參數(shù)輸入其中，系統(tǒng)能夠按照測量指令開始自動測量，有效避免了人工操作時出現(xiàn)操作不當(dāng)或錯誤記錄數(shù)據(jù)等問題出現(xiàn)，保障了測量的精度。

2.2 測量效率高

GPS定位測量主要由計算機系統(tǒng)完成，因為計算機工作時主要按照系統(tǒng)算法進行計算，所以計算機在分析和處理各類測量數(shù)據(jù)時都是按照既定的程序進行運行，不會出現(xiàn)跳過某個步驟或忽視某項數(shù)據(jù)這類問題[2]，如果其中出現(xiàn)錯誤信息，系統(tǒng)將提出錯誤信息，重新獲取相關(guān)測量項目的信息并進行計算。計算機系統(tǒng)計算效率遠遠高于人腦計算，而且不會出現(xiàn)計算數(shù)據(jù)記錄錯誤或計算錯誤的問題，有效保障了測量精度。在房屋建筑測量定位中，需要測量大量的數(shù)據(jù)，而且對很多項目的數(shù)據(jù)精度要求較高，如果使用傳統(tǒng)測量技術(shù)，工作人員出現(xiàn)微小的疏忽都可能導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)錯誤，從而影響房屋建筑工作項目如期開展，而應(yīng)用GPS則可以避免這類問題發(fā)生，全面保障測量定位數(shù)據(jù)可靠性。

2.3 數(shù)據(jù)安全性高

現(xiàn)代測量技術(shù)主要以電子測量儀器為主，儀器能夠自動將測量信息轉(zhuǎn)化為特定的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和傳輸過程中，如果數(shù)據(jù)發(fā)生丟失或破損，則會影響測量結(jié)果。GPS技術(shù)應(yīng)用了特殊的數(shù)據(jù)格式，系統(tǒng)只能發(fā)送和接收特定格式的數(shù)據(jù)，而且這些在這些數(shù)據(jù)中存在著標(biāo)準(zhǔn)，如果系統(tǒng)識別后發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不匹配，則會將這些數(shù)據(jù)剔除。與此同時，信息傳遞過程中可能受到磁場的影響從而發(fā)生改變，但研究人員在數(shù)據(jù)傳輸方法中加入了特定的校準(zhǔn)方法，數(shù)據(jù)在進入影響區(qū)域后很難受到磁場的影響。這樣可以保障數(shù)據(jù)在傳輸過程中保持較高的穩(wěn)定性，提升數(shù)據(jù)的安全性和完整性，使測量結(jié)果的可靠性進一步提升。良好的數(shù)據(jù)安全性能夠保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，為房屋建筑工程提供可靠的測量數(shù)據(jù)，確保施工質(zhì)量，顯然GPS技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)安全性提升這一目標(biāo)。

3 GPS定位測量技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用

房屋建筑定位的關(guān)鍵在于能夠確定房屋建筑的具體位置和保障房屋建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。在房屋建筑定位方面，GPS技術(shù)顯然具有一定的優(yōu)勢，在施工前期通過GPS技術(shù)對施工區(qū)域所在位置和周邊建筑物位置進行定位，能夠為設(shè)計人員提供完整的可靠的數(shù)據(jù)。在房屋建筑基礎(chǔ)施工方面，利用GPS技術(shù)能夠提供可靠的水平位置數(shù)據(jù)，確保房屋建筑基礎(chǔ)穩(wěn)定性。本章將研究GPS技術(shù)在房屋建筑測量定位中的具體應(yīng)用。

3.1 房屋建筑面積測量

房屋建筑施工前一般由設(shè)計單位對施工地區(qū)的面積進行測量，結(jié)合施工區(qū)域面積設(shè)計房屋結(jié)構(gòu)和分布方案。我國很多房屋建筑工程都是在城市中進行，施工區(qū)域周邊一般存在大量的建筑物，施工區(qū)域與周邊建筑物的距離非常近，因此必須保障房屋建筑施工所在區(qū)域位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。利用GPS技術(shù)進行定位，能夠?qū)κ┕^(qū)域面積進行計算，并將周邊建筑物在地面的投影計算和模擬出來，為設(shè)計人員提供詳細的施工環(huán)境數(shù)據(jù)。此外，房屋建筑施工是，需要將設(shè)計方案中的房屋建筑位置確定，此時可以通過GPS技術(shù)對各點位進行精確測量，得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后施工人員方可開展施工作業(yè)，實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵在于前期的測量工作，GPS系統(tǒng)已將測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為三維模型，施工人員結(jié)合模型找到個點位，然后進行校準(zhǔn)即可確定施工區(qū)域。

3.2 房屋建筑位置測量

確定房屋建筑位置的關(guān)鍵在于獲取房屋建筑的各個點位，在此基礎(chǔ)上確定房屋建筑的位置。例如，一幢長方體的大樓，需要測量建筑物四角在地面的投影即可，通過四個點位就能確定建筑的位置，如果建筑屬于不規(guī)則形狀，則需要對更多點位的投影進行計算，從而確定建筑的位置。在施工過程中，想要確保建筑位置符合設(shè)計要求，需要計算出施工區(qū)域的水平為主，然后按照設(shè)計方案要求將建筑各點的投影型確定，施工人員在各個點位進行標(biāo)注，對照各點位進行施工即可，這樣能夠確保建筑位置的準(zhǔn)確性。GPS系統(tǒng)功能包括了建筑建模，通過建?？梢钥焖俚赜嬎愀鱾€點位的位置，從而為施工人員提供可靠的建筑位置參數(shù)[3]。GPS在建筑點位測量方面具有效率高和準(zhǔn)確性高的優(yōu)勢，這是傳統(tǒng)測量定位技術(shù)方法無法比擬的。

3.3 建筑水平位置測量

建筑水平位置測量關(guān)系到建筑的穩(wěn)定性，建筑重力的方向并非總是與地面垂直，如果施工時無法保障建筑水平位置的準(zhǔn)確性，可能影響建筑基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。應(yīng)用GPS技術(shù)對建筑水平位置進行測量，可以獲得準(zhǔn)確的信息。測量時在各個點位放置測量基站，然后確定基站位置是否合理，將測量參數(shù)輸入測量系統(tǒng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)各個基站發(fā)出和接受的數(shù)據(jù)進行計算，確定各個點位的水平狀況，為建筑施工提供精確的水平數(shù)據(jù)，保障建筑施工質(zhì)量。在確定水平位置時，需要安放多組測量基站，這是保障測量精度的關(guān)鍵，正確地安放基站后GPS系統(tǒng)就能自動進行測量，無需技術(shù)人員進行多余操作。

3.4 建筑分布位置測量

房屋建筑施工時，一般涉及多個建筑施工作業(yè)內(nèi)容，準(zhǔn)確地測量各個建筑的位置對于施工作業(yè)順利進行發(fā)揮著重要作用。GPS技術(shù)在這一過程中有著重要應(yīng)用，一是通過GPS技術(shù)對相鄰很近的建筑物位置進行測量，可以避免建筑位置過近導(dǎo)致施工作業(yè)受到影響，二是通過GPS技術(shù)對建筑整體的分布布局進行定位，這樣能夠最大程度利用土地面積，提升建筑工程的經(jīng)濟效益。GPS技術(shù)的應(yīng)用過程包含了獲取建筑位置信息和對建筑位置進行建模，通過三維和立體的模型將建筑信息展示出來[4]，設(shè)計人員能夠結(jié)合具體的測量和定位信息對建筑位置進行更正，確保建筑施工的質(zhì)量。

4 提升GPS測量定位結(jié)果準(zhǔn)確度的措施

房屋建筑工程需要足夠準(zhǔn)確的定位數(shù)據(jù)，通過這些準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)進行設(shè)計和施工能夠保障施工質(zhì)量。GPS技術(shù)在測量和定位中有著重要應(yīng)用，但是GPS技術(shù)并非沒有缺陷，如果操作或使用不當(dāng)，也可能影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此需要采取措施對測量方法進行控制，有效保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。本章將研究提升GPS測量定位精度的方法[5]。

4.1 嚴格控制各項技術(shù)操作

使用GPS定位技術(shù)需要技術(shù)人員科學(xué)的設(shè)計參數(shù)和合理地安放地面基站。因此可以從參數(shù)管理方面入手，制定嚴格的參數(shù)控制方法，進而保障測量的精度。一是按照各項測量內(nèi)容要求制定完善的參數(shù)控制方法，為測量人員提供詳細的測量技術(shù)參照，避免測量人員使用錯誤的測量參數(shù)進行測量，導(dǎo)致最終的測量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。二是對錯誤參數(shù)進行更正，測量過程中發(fā)現(xiàn)錯誤參數(shù)，應(yīng)該及時地進行記錄，并將按照參數(shù)處理方法進行處理，將更正后的測量結(jié)果和未更正的結(jié)果進行對照，找出二者的差異，從而更好地進行控制。在基站安放方面，要求技術(shù)人員能夠正確地進行安裝和規(guī)定，仔細檢查周邊是否存在影響測量數(shù)據(jù)的因素，如磁場或電廠等，如果存在應(yīng)該調(diào)整位置，避免測量結(jié)果偏大。對技術(shù)操作進行改進可以有效地提升測量結(jié)果精度，對于整個房屋建筑工程的發(fā)展也發(fā)揮著重要的作用，所以測量單位應(yīng)該圍繞著技術(shù)操作對GPS技術(shù)應(yīng)用方法進行控制。

4.2 對技術(shù)人員進行培訓(xùn)

房屋建筑定位測量過程中技術(shù)人員是不可缺少的要素，也是影響測量結(jié)果的重要因素，如果技術(shù)人員專業(yè)能力達不到要求，測量結(jié)果可能無法滿足房屋建筑工程要求。測量單位應(yīng)該強化技術(shù)人員能力培養(yǎng)，為技術(shù)人員提供足夠的學(xué)習(xí)和成長機會，定期組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)GPS技術(shù)，通過考核和實際操作等不斷提升技術(shù)人員GPS操作技術(shù)。除了為技術(shù)人員提供學(xué)習(xí)的機會之外，測回單位也應(yīng)從社會中招聘更多專業(yè)能力強的技術(shù)人員，通過專業(yè)性強的技術(shù)人員組建專業(yè)的技術(shù)團隊，為企業(yè)培養(yǎng)更多能力和素質(zhì)過硬的專業(yè)人員。測繪單位也可以結(jié)合測繪過程中遇到的主要問題定期組織技術(shù)人員開展技術(shù)交流，通過技術(shù)交流的方法解決測量中遇到的技術(shù)難題，從而保障測量的質(zhì)量。

4.3 構(gòu)建完善的測量管理體系

管理工作的優(yōu)化能夠提升測量工作的質(zhì)量，測繪單位應(yīng)該進一步深化測量管理體系建設(shè)工作，建立多位一體的測量管理體系，為房屋建筑行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的測量服務(wù)。首先，在測量管理制度層面上測繪單位應(yīng)該不斷改進老舊落后的管理內(nèi)容，引入新的管理內(nèi)容，確保工作人員能夠結(jié)合GPS技術(shù)應(yīng)用管理標(biāo)準(zhǔn)開展工作，防止各類人員操作不規(guī)范問題出現(xiàn)；其次，最好現(xiàn)場管理工作，測量現(xiàn)場應(yīng)配備專業(yè)的管理人員，管理人員的職責(zé)是對測繪人員進行管理，規(guī)范測繪人員的行為，保障測繪工作的效率和質(zhì)量，減少測繪人員玩忽職守問題；最后，強化監(jiān)督工作，通過監(jiān)督能夠有效地對各項測量工作形成制約，在良好的監(jiān)管環(huán)境下測繪人員能夠按照技術(shù)要求合理地應(yīng)用各類技術(shù)，進而減少技術(shù)人員操作失誤問題出現(xiàn)，確保房屋建筑測繪質(zhì)量。管理體系的建設(shè)可以有效解決管理不當(dāng)問題，為測繪人員提供良好的測繪環(huán)境，保障各項測繪定位工作有序進行，從而為房屋建筑工程提供可靠的定位測量數(shù)據(jù)，提升房屋建筑工程的質(zhì)量。

4.4 對GPS技術(shù)進行改進

改進GPS測量技術(shù)也很關(guān)鍵，GPS的缺點在受到遮擋物影響較大，如果測量周邊存在大量的遮擋物，那么測量結(jié)果準(zhǔn)確性將會受到影響。測量單位應(yīng)該總結(jié)測量過程中常見的問題，將這些問題提供給開發(fā)者，要求開發(fā)者不斷地優(yōu)化和改進測量方法，從而提升測量結(jié)果的精度。目前很多GPS測量系統(tǒng)都是通過衛(wèi)星和地面基站組合的方法進行測量，地面基站在其中發(fā)揮重要作用，想要提升測量結(jié)果準(zhǔn)確性，可以增加基站的數(shù)據(jù)，或?qū)镜男阅苓M行改進，使測量信號傳遞和處理過程變得更加高效，GPS系統(tǒng)在獲取測量信息后能夠及時處理，并對測量結(jié)果的誤差范圍進行判斷，將誤差范圍提供給設(shè)計單位和施工單位，設(shè)計單位和施工單位在設(shè)計和施工過程中能夠結(jié)合誤差判斷的具體數(shù)據(jù)確定設(shè)計方案或施工方案，從而為房屋建筑工程提供足夠可靠的信息。

5 結(jié)束語

總而言之，房屋建筑工程是我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的重要組成，隨著房屋建筑行業(yè)不斷發(fā)展，施工作業(yè)需要更多精確的房屋定位數(shù)據(jù)信息，而獲得這些信息離不開GPS技術(shù)，測繪人員利用GPS技術(shù)可以快速和高效的得到房屋建筑的位置信息，為設(shè)計和施工人員提供足夠可靠的施工數(shù)據(jù)。分析和研究GPS技術(shù)在房屋建筑工程中的具體應(yīng)用能夠幫助測繪人員更好地掌握GPS技術(shù)的應(yīng)用方法和了解該項技術(shù)廣泛存在的問題，這對于改進GPS技術(shù)和提升房屋建筑測量定位質(zhì)量發(fā)揮著重要作用。