浅谈GPS技术在建筑工程测绘中的应用

浅谈GPS技术在建筑工程测绘中的应用

【摘要】随着我国经济的迅速发展，越来越多的建筑物出现在人们的生活中。在当前的建筑工程测绘工作中，传统的工程测绘技术显示出其弊端。GPS测绘技术作为建筑工程测绘的一种新技术，具有常规测绘技术无法比拟的优势，因而被广泛应用和推广。本文结合GPS技术的概念及原理分析，探讨其在建筑工程测绘工作的应用，并总结分析其优越性。

【关键】GPS技术；测绘；应用；优越性

[Abstract] with the rapid development of China’s economy, more and more buildings appeared in people’s life. In the current construction engineering surveying and mapping, engineering surveying and mapping technology shows its disadvantages of traditional. A new technology of Surveying and mapping technology of GPS as the architectural engineering surveying and mapping, is unable to compare with conventional surveying and mapping technology, so it is widely used and popularized. Based on the analysis of the concept and principle of GPS technology, discusses its application in construction engineering of Surveying and mapping, and analysis of its superiority.

[key] GPS technology mapping; application; advantages;

前言

工程测绘是建筑工程的基本工作，也是确保建筑工程质量的保障。一旦工程测绘工作出现失误，将影响到整个建筑工程的精确性，因此，工程测绘工作在建筑施工中起着非常关键的作用，必须认真落实测绘工作的各个环节，将测量工作的误差降到最低。传统的测量方式多为人工测量，主要采用反复测量的方式，将测量结果进行加权平均最后得到较精确的数值。这种测量方式操作比较复杂，且耗时长，效率低，精确度也很难得到保障。同时如果遇到复杂的地形，则大大增加了工程测量的难度。GPS技术作为一种工程测量的新工具，具有效率高、准确性强的特点，在建筑工程测量工作中得到了广泛的应用。

GPS技术的概述及原理分析

GPS(Global Positioning System )即全球定位系统，是由美国军事国防研究中心研制出的导航、定位系统。其由三部分构成:空间部分、地面控系统和用户站，主要目的在于为陆海空三军提供精密的导航和定位服务，具有全天候定位、精度高、操作便捷、测量时间短等特点，能向用户提供精确的三维位置信息及三维速度和时间数据等。近几年来，GPS技术已广泛地应用于生活的各个领域，特别是

在工程测量工作上，其具有广阔的发展前景。

GPS定位测量的基本理论是测距交会法。需要测量的P点位置架设GPS用户接收机，在时刻点t同时接收来自三颗以上的GPS卫星发出的信号。通过对数据处理并计算可以求得t时三颗卫星至GPS接收机的距离（s1、s2、s3），同时通过卫星星历（即两行式轨道数据）可的得出这些卫星的三维坐标。然后用测距交会法计算出P点的空间位置（xp,yp,zp）。P点三维坐标数据的计算公式如下：

s12=( xp–x1)2+( yp–y1)2+( zp–z1)2

s22=( xp–x2)2+( yp–y2)2+( zp–z2)2

s32=( xp–x3)2+( yp–y3)2+( zp–z3)2

公式中(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3, z3)分布为3颗卫星在时刻t的三维直角坐标。

3.GPS技术在建筑工程测绘中的应用

3.1确定GPS测绘技术参数

GPS测绘的技术设计包括：设计精度、设计网形和基准、观察计划等。设计精度必须根据建筑工程的需要和施工现场环境，控制好四周长短边的比例，如果长边过长，会使GPS控制网失帧，长边也不宜过短，否则会使控制网的范围相应减少，测量后期难度加大。设计可靠的GPS控制网，首选为城市GPS网，以控制误差。为了获得实际坐标和GPS控制网的坐标之间的转换参数，一般选取三个或以上地面坐标和GPS控制网坐标的重合。按照预报图表合理地布设控制网，提高观测效果，选择恰当的观察时段，合理安排工程的作业进度。

3.2 选取观测点

观测点的位置与观测质量有着很大的关系，根据测绘计划科学合理的选取观测点十分必要，合理的观测点可以提高GPS测绘工作的质量。由于GPS测绘技术对测点间的通视性没有太大的要求，因此观测点的选择比较灵活方便。测点的选择要满足下列要求：①尽量选择附近没有微波站、电视台以及高压线等地方，以避免电磁波的干扰，要远离＞20KV的高压输电线，与其保持50m以上的距离，观测点也不能靠近功率过大的无线发射电源，两者之间的距离要在200m以上。②为了防止电磁波的发射作用，要确保观测点周围没有大面积的水域。 ③要选择视野开阔的地方，观察点视野范围内不要有障碍物，最好选择在显眼的位置，如高楼的顶层。

3.3设定观测点标志

在建筑工程中，观测点标志的设定要以方便测量为原则，必须有明显的标志，应根据现场实际情况设置。观测点标志应保证能在该工程项目施工期间得到有效利用，对于施工现场以外的观察点，要保障其在施工期间的完好。由于建筑工程复杂，涉及工作多，施工队伍庞大，人为因素有很大的影响，应使观察点不容易受到工程的影响，易于保存，并且还要有明显的标志。

3.4外业观测

外业测绘包括三个方面：安装天线、测绘作业、记录测绘结果。外业测绘是工程测量的关键环节，必须严格按照要求落实测绘工作，提高测绘效果。安置天线时，定向不能出现太大误差，要使其朝向正北方向。观测作业时，通过跟踪、接收GPS信号信息并处理这些信息得到最终的三维坐标数据。测绘工作完成后，及时记录结果，记录测绘结果的方式一般有两种：①测绘人员手动记录观测结果，要保持测绘结果的准确性，这就需要记录人员有认真的态度和强烈的责任心。②将观测结果自动记录到接受机的储存器里，以备日后使用。在GPS测绘工作中，要严格按照规范实施，及时检查测绘数据，合理调整测绘效果中的不足。

3.5测绘结果核查及处理

对于GPS测绘的数据，测绘人员要做好核查工作，以便保证外业测绘数据的准确性。在检查数据时，要删除采集时误作记录的测绘数值和极端值等不符标准的数据，在必要的情况下要进行补测、重测，保证每个数据的真实性和准确性，才能进行数据处理和分析工作，供施工工作使用。由于GPS观测技术自动化水平较高，观测速度快，由此产生大量的数据，数据处理过程也要涉及到复杂的数学模型和计算方法，所以数据处理一般采用计算机软件来完成，包括基线解算及网平差两阶段。

4.GPS测绘技术的优越性

测量时间短，效率高。随着计算机科学技术的提高，GPS测绘技术不断改进和完善，测量时间缩短，测量效率得到提高。当基准站和流动站之间的距离在15km以内时，采用静态定位测量法，仅仅需要2min就能得到精确的定位，在完成测量后随时对每站定位测距只需要几秒钟。

全天候高精确度定位。GPS技术测绘精度大大高于传统的测量方式，数据可以精确到dm、cm级，满足工程测量对高精确度的要求。GPS接收机的基线解算精度为5mm+1ppm，红外仪测量精度为5mm+5ppm，因此GPS技术的测量精度可与红外仪媲美，而且在远距测量中有更明显的优势，随着测量距离增加，其较红外仪测量更为精确。同时，GPS卫星定位系统在全球的覆盖率高达98%，可以实现随时随地作业，不受风霜雨雪等恶劣天气的阻碍，具有全天候特点。

测站间无须通视。常规的测量方式要求点间具有通视性，但GPS测绘作业对通视没有太大的要求，选点比较方便灵活，仅仅要求测站间上空开阔，以避免

卫星信号接受时受到干扰，GPS技术这一优势，使图形标记更加方便，节约了造标成本。

操作简便。GPS测绘系统的应用软件自动化水平日益提高，各种操作方式越来越简便，应用软件可以直接对数据处理从而计算出测点的三维位置，节省了由于手工计算耗费的大量时间，而一些其它工作也可由仪器完成，如跟踪监测、捕获卫星等。同时，GPS测绘功能非常丰富，测绘人员按照系统程序来操作，不仅大大减少了其工作量，还提高了测绘数据的准确性。

5.结束语

在建筑工程快速发展的今天。常规测绘方法已经不足以满足工程项目对测绘的要求。同常规的测绘方法相比，GPS测绘技术具有效率高、定位精准、操作简便、点间无需通视、不受天气情况干扰等优点。其在建筑工程的测绘工作中发挥着重要的作用，不仅可以缩减测绘人员的工作量，还能提高测绘结果的精度和测绘效率，得到了众多测绘技术人员的认可。在建筑工程测绘工作中，要合理地利用GPS定位测绘技术，提高GPS测绘工作质量。测绘人员要加强GPS测绘技术的学习，改进测绘工作质量，才能保证建筑工程的顺利实施。

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