1、浅析建筑工程测量中 GPS 技术的应用【摘要】时代的进步发展促进了现代建筑的革新，同时现代建筑工程施工也对测绘技术的精度和实施提出了更好的要求。GPS 全球地位新型测量系统的应用成为了建筑测量中较为重要的一种手段，除此以外，该项技术还应用于航空摄影测量、大地测量等方面。本文主要介绍了 GPS卫星导航系统的原理、结构、特点；在此基础上，分析了建筑工程测量中 GPS 技术的设计规范、精度要求、方案实施和数据处理，为建筑工程测量提供了借鉴和参考。 【关键词】建筑工程测量 GPS 技术 应用 特征 【 abstract 】 the progress of era development to prom
2、ote the innovation of modern architecture, modern architecture engineering construction at the same time also the precision of surveying and mapping technology and implement better requirements are put forward. GPS global position in application of the distributed measuring system (DMS) became the c
3、onstruction measurement is one of the important means, in addition to this, the technology is applied in the aerial photography surveying, geodesy, etc. This article mainly introduced the principle, structure and characteristics of GPS satellite navigation system; On this basis, the analysis of the
4、construction engineering surveying GPS technology in the design specification, accuracy requirement, plan implementation and data processing, and provides a reference for construction engineering surveying. 【 key words 】 building engineering surveying GPS technical application features 中图分类号：P258文献标
5、识码：A 文章编号： GPS 测量技术简介 1.1GPS 测量定位技术组成及工作原理 空间卫星群和地面监控系统是 GPS 定位系统的基本组成，而卫星接收装备则是测量用户所配备的一项基础组件1。空间卫星群由 24 颗 GPS卫星群组建而成，各卫星平面的夹角为 60，均匀地分布于卫星轨道面上。运行周期以及与赤道的倾斜角都经过了多重的设置验证，因此无论在什么时间段里，信号的接受都能够有所保证。地面控制系统由五个监测站、三个注入站和一个主控站组成，监测站的主要任务是对卫星的运行状况进行监督控制，并传输主控站对卫星的数据传输。注入站则负责将主控站的修整参数数据注入到卫星当中。主控站的工作是将监控站收集得
6、到的一些运行参数进行分析整理，并将分析出来的修整参数输送至注入站；而用户端则是由基础的 GPS 信号接收机、数据处理配件和一些基础的用户设备组成的，这些组件的主要作用是接受 GPS 信号并利用其进行精密定位。 距离交会法是 GPS 测量系统进行导航定位所采取的基本原理，GPS 信号接收器安置于某需求点 P 位置时，会在某一时刻接收由 3 颗或 3 颗以上卫星所发出的 GPS 信号，再结合这几颗卫星所传输的数据信号分析计算，得出信息接收器与卫星之间的实际距离，再通过星历的接收信号得知发出信号卫星的具体位置并以三维坐标的形式加以表示。空间固定坐标系统和地固坐标系统是 GPS 测量中较为常用的两种坐
7、标系统，像一般的建筑工程测量中，地固坐标系统的控制点位置确定和对测量结果的处理比较便捷，因此工程应用中较为频繁。 1.2GPS 测量技术应用特征 若将 GPS 测量技术与其他常规测量方法相比较，具有一些十分明显的技术应用特征，以下笔者就对这些特征作简要的总结。 （1）观测用时较短 由于 GPS 测量方式中会采取控制网的布设来完成观测，因此在每个观测点上所消耗的时间都要比其他观测方式的耗时小很多，一般情况下，GPS 观测的时间都会控制在 3040min 左右，若采用静态定位观测法，观测时间的控制将更短。 （2）操作简便易掌握 GPS 测量的过程中，许多步骤都是交由自动化程序完成的，信号接收器也逐
8、渐朝向微型化和操作简便化发展，以前的测量操作都太过于复杂，而现在，测量技术人员只需要把信号接收天线进行对中整平操作，量取天线相位中心至地面控制点的距离，再将电源接通即可进行自动化测量。在接收到数据以后，相关的数据处理软件自动运行，经过一定的处理以后便可得到测量点的精准坐标。总之，整个 GPS 测量的过程中，绝大多数的步骤都是由相关设备和程序自动完成的，需要人工操作的地方很少，因此操作简便易学。 （3）测点定位的精度较高 根据文献，红外仪标称的测量精度为 5mm+5ppm，而 GPS 测量系统中双频 GPS 接收机基线解的精度可以达到 5mm+1ppm，对比之下，GPS 测量仪器的定位精度已经与
9、红外仪测量仪器的精度标准不相上下，并且 GPS测量精度的优越性会随着测量距离的增大而凸显。许多实践测量实验证明，若测量基线距离小于 50km，GPS 测量系统的精度可达，基线距离在100500km 之间时，其精度可达，其优势可想而知。 建筑工程测量中 GPS 测量技术的应用 2.1GPS 测量技术设计 2.1.1GPS 测量系统的设计依据 推行至今的 GPS 测量系统在技术支持方面的依据有许多，其中最为核心的技术标准是根据 97 年国家建设部门所颁布的全球定位系统城市测量技术规程和 99 年建设部门颁布的城市测量规范中所限定的相关行业标准内容，除此以外，具体的测量标准及细节要求还会根据不同的实
10、际建筑要求而不同，在不同的要求和规范中所体现2。 2.1.2 设计精度的限定 在设计精度的限定方面，相关建筑单位可以结合工程所在区域的基本情况和建筑施工的基本需求来进行规划，通常情况下 GPS 测量会选择二级或城市 GPS 网络设置为测量区域的首级控制网络。该测量标准下，测量区域最弱边的相对误差应该小于 1/10000，平均边的长度则要小于1km，GPS 信号接收器的精度固定误差的最大值为 15min。 2.1.3 设计构建的网形设置和基准 GPS 测量系统中，控制网的个数一共有 12 个控制点，这些控制点中，包括 2 个联测已知平面控制点和 5 个高程控制点。并会选用 3 台 GPS 信息接
11、收机来进行测量观测，整体控制网络的网形布置呈边连式。 2.2GPS 测量的实施 GPS 测量点之间的通视没有十分严格的规定，因此在图形结构的选择方面也可以进行比较灵活的设计。然而 GPS 测量系统又具备一定的特殊性，在考虑到对后续测量有所影响的前提下，测量点的选择方面应该遵循以下规律：1.每一个测量点最好能够与某一测量点通视，便于为后期的测量工作提供有利的环境；2.在高于测量点高度角 15以上的区域不能出现障碍物，从而保证 GPS 系统信号的收发正常；3.测量位点在设置时应该尽量远离高压电线或大功率无线电装置的发射源，这是保证信号不受电磁场干扰的环境基础；4.在有条件的前提下，应该把测量点位尽
12、量设定在开阔视野和交通便利的区域，除了扩展和保存方便以外，还能够为今后的观测使用有所铺垫；5.观测点位选取结束后，相关的测量技术人员应该按照测量标准埋设标石，并认真填写测量点之记。 2.3GPS 测量数据的处理 基线结算和网平差是 GPS 测量中数据处理的两大步骤3，通常情况下，上述两个步骤的数据的处理都是利用随机软件或国际几大科研机构的开源软件完成的。在此过程中，GPS 测量的数据处理特点有如下：1.测量控制网络的测量点选择标准较为灵活，网络的布设上相对于其他测量方式来说也比较便利。其中，通视和网形的限制障碍几乎为零，像一些地势地形较为复杂的建筑测量区域，GPS 测量系统的优势更加有所显现。
13、当测量区域环境的局限性过大，而精度要求的标准又较高时，应该尽量避免短边现象的产生，若无法避免，则要在观测阶段多加注意；2.自动化和智能化是 GPS 测量系统接收机的主要特征，随着测量作业强度的降低和观测时间的减少，卫星的空间分布和信号质量的好坏是决定系统观测结果的主要因素。极个别的测量区域可能因为环境的限制而出现信号接收不良的问题，这种情况下应该进行重新测量。就此说明，在对观测点进行选择的时候应该严格遵循相关原则，并尽量避免一些影响信号传输设备的使用。 归纳总结 本文主要就建筑工程测量中 GPS 测量技术的应用作出讨论，先由 GPS测量系统的基本构成开始着手，简要的介绍了一下 GPS 测量系统的整体概况，然后引出本文的中心GPS 测量技术在建筑工程测量中的一些主要特征和需要注意的方面，结合笔者的工作经验进行归纳。纵观整体，GPS 测量系统的应用为工程质量的提高提供了最佳的保障，有利于其今后的有效发展。 参考文献 1刘基余. GPS 卫星导航定位原理与方法J.北京：科学出版社,2008. 2林少敏. 全球定位系统及其在工程测量中的应用J. 科技咨询导报. 2007(10)：7. 3黄声享,柳响林. GPS 定位技术在高层建筑施工基准传递中的应用J. 测绘工程. 2011(01)：35-38.
