GPS測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

GPS測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

李朝陽摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑工程行業(yè)也得到了飛速發(fā)展，在與其他行業(yè)技術(shù)進(jìn)行融合碰撞的過程中形成了許多新的應(yīng)用方向和技術(shù)革新。GPS技術(shù)是一種定位測(cè)繪手段，將其應(yīng)用在建筑工程行業(yè)當(dāng)中，可以開展更加豐富的地形測(cè)繪與工程開發(fā)，為項(xiàng)目設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算等提供了更加詳實(shí)的信息參考，也是中國自主發(fā)射定位衛(wèi)星與工程技術(shù)間的融合發(fā)展。本文系統(tǒng)地介紹GPS技術(shù)的工作原理和在建筑工程測(cè)量當(dāng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，詳細(xì)討論其測(cè)量應(yīng)用的方向和技術(shù)改進(jìn)優(yōu)化的措施，以期為GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用提供有益幫助。KeyGPS測(cè)繪技術(shù)建筑工程測(cè)量應(yīng)用：P22：A：1007-0745（2022）01-0004-03在空間技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，運(yùn)用衛(wèi)星輔助定位與測(cè)繪能夠更好地為工程建設(shè)、野外勘探等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)了對(duì)地理信息的了解。GPS技術(shù)在許多工程建設(shè)行業(yè)當(dāng)中都有著十分廣泛的應(yīng)用，特別是在建筑工程項(xiàng)目的前期，需要進(jìn)行地質(zhì)信息的測(cè)繪測(cè)量才能更好地形成適宜的設(shè)計(jì)方案，確保了對(duì)特殊地形的有效把握和地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域的合理規(guī)避。技術(shù)人員需要明確GPS技術(shù)在不同場(chǎng)合下的測(cè)量技術(shù)要點(diǎn)，確保在進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等工作時(shí)能夠保證信息可信度。1GPS技術(shù)的原理GPS技術(shù)是指利用衛(wèi)星定位的方式開展的測(cè)繪測(cè)量、位置反饋等手段，其主要運(yùn)行原理是依靠了衛(wèi)星進(jìn)行波的發(fā)射與接收時(shí)間差來進(jìn)行精確定位。目前的全球衛(wèi)星系統(tǒng)可以滿足任意角度處調(diào)動(dòng)4顆以上衛(wèi)星進(jìn)行同時(shí)測(cè)量，可以實(shí)現(xiàn)全位置、全天候的信息反饋。在衛(wèi)星運(yùn)行的過程中，實(shí)現(xiàn)的信息反饋包括經(jīng)緯度、高程深度等三維信息，在對(duì)其他行業(yè)進(jìn)行技術(shù)交底的過程中也有更多的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[1]。GPS技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)化的定位與測(cè)量，還可以通過衛(wèi)星角度偏轉(zhuǎn)的方式對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，在不斷應(yīng)用與發(fā)展的過程當(dāng)中形成了手機(jī)導(dǎo)航、工程測(cè)繪等多方面的應(yīng)用，成為目前人們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中必不可少的技術(shù)系統(tǒng)之一。2GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)2.1操作簡(jiǎn)單高效在GPS技術(shù)的應(yīng)用過程當(dāng)中，可以直接通過移動(dòng)終端設(shè)備發(fā)出定位信號(hào)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的定位測(cè)量，在系統(tǒng)操作與傳輸反饋的過程中可以完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作過程，整體的接收、定位精度可以達(dá)到5mm左右[2]。在進(jìn)行定位測(cè)量的過程中，可以更好地排除地理環(huán)境變化等對(duì)GPS測(cè)量應(yīng)用帶來的影響，特別是對(duì)于一些地形高差較大的地區(qū)內(nèi)，可以由技術(shù)人員根據(jù)應(yīng)用需求選擇波載相位技術(shù)來進(jìn)行測(cè)量，在地表定位的應(yīng)用過程中可以實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)別的位置識(shí)別。由于GPS技術(shù)的測(cè)量原理主要是依靠衛(wèi)星進(jìn)行地表運(yùn)動(dòng)的識(shí)別，技術(shù)人員只需要利用終端基線接收測(cè)量反饋信號(hào)即可，在快速定位技術(shù)當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)1min內(nèi)的定位反饋，而精度數(shù)據(jù)也可以達(dá)到0.1m以內(nèi)。2.2數(shù)據(jù)精度更高在24顆衛(wèi)星共同覆蓋地球的測(cè)量應(yīng)用過程當(dāng)中，可以根據(jù)測(cè)量定位點(diǎn)的觀測(cè)需求調(diào)動(dòng)4顆以上的衛(wèi)星同時(shí)響應(yīng)，也可以通過變換衛(wèi)星觀測(cè)角度的方式來提升測(cè)量的精細(xì)度，確保能根據(jù)波的傳輸時(shí)間差來有效掌握定點(diǎn)位置的經(jīng)緯度和高程信息。目前的GPS系統(tǒng)中的地表接收模塊的最高數(shù)據(jù)精度可達(dá)到5mm+1ppm。在GPS觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中對(duì)地表觀測(cè)站的位置有一定的限度要求，即在15°以上的區(qū)域內(nèi)就可完成大范圍的空間觀測(cè)，特別是在開闊的野外區(qū)域內(nèi)應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量測(cè)繪更有利于節(jié)約工程成本、優(yōu)化數(shù)據(jù)精度，為后續(xù)的工程開發(fā)建設(shè)等提供更加詳實(shí)的信息參考。2.3結(jié)果傳輸便捷從GPS系統(tǒng)的運(yùn)行過程來看，在地表進(jìn)行信息的接收時(shí)可以直接依靠終端設(shè)備進(jìn)行接收，技術(shù)人員進(jìn)行定位測(cè)繪操作過程中，所使用的移動(dòng)設(shè)備更加便攜。技術(shù)人員在進(jìn)行定位調(diào)試時(shí)只需要操作設(shè)備上加載的天線就可以完成信息的接收，與衛(wèi)星系統(tǒng)連接、觀測(cè)等都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的操作流程。在進(jìn)行野外區(qū)域的定位測(cè)繪過程中，可以更好地排除氣候、地形等情況帶來的信息干擾問題，特別是在多云、雷雨等天氣下可以通過調(diào)整捕捉衛(wèi)星的角度等進(jìn)行有效測(cè)量，在進(jìn)行信息的交互處理過程中能夠更加便捷快速地通過終端設(shè)備進(jìn)行信息傳輸反饋。3GPS技術(shù)在測(cè)量工作中的具體應(yīng)用3.1控制測(cè)量選點(diǎn)為更好的保障在建筑工程建設(shè)應(yīng)用中能夠有精確的地理信息數(shù)據(jù)作為參考，必須要重視優(yōu)化選擇GPS測(cè)量點(diǎn)工作，確保終端設(shè)備在進(jìn)行信息接收處理時(shí)的效率更高。首先，測(cè)量選點(diǎn)的位置周圍應(yīng)當(dāng)盡量保證開闊，避免其他建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)備等對(duì)其正常工作帶來影響。技術(shù)人員可以提前對(duì)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行實(shí)地考察，周邊若有建筑高度角超過15°，則應(yīng)該對(duì)測(cè)量點(diǎn)位置進(jìn)行挪動(dòng)來規(guī)避干擾，為GPS測(cè)量的精確度做好前提保障工作。其次，為避免電磁信號(hào)源的干擾問題，選址區(qū)域附近50m內(nèi)不能有廣播電視等電磁波的發(fā)射和接收裝置，否則很容易出現(xiàn)信號(hào)串?dāng)_、相互影響的情況。在測(cè)量點(diǎn)選址時(shí)也要盡量避開有豐富樹林遮蔽的區(qū)域，否則容易引發(fā)地表終端GPS信號(hào)接收度弱的情況。3.2優(yōu)化施工放樣建筑工程當(dāng)中的施工測(cè)量放樣工作是確定具體施工區(qū)域的重要手段，特別是在地基、樁基的建設(shè)環(huán)節(jié)當(dāng)中具有重要的意義。施工單位在按照?qǐng)D紙規(guī)劃進(jìn)行開挖和打樁前，可以利用GPS技術(shù)展開工程測(cè)量與定位，要充分考慮到實(shí)際地理環(huán)境和圖紙標(biāo)注之間的差異性，在需要進(jìn)行打樁挖掘的地方進(jìn)行插旗標(biāo)注，保證工程建設(shè)的精細(xì)度。測(cè)量放樣定位能夠把建筑工程的施工工作從單純的某一項(xiàng)工序延伸到整個(gè)項(xiàng)目的建設(shè)，更具有全局規(guī)劃性，可以充分考慮到整個(gè)地基、樁基體系分布情況對(duì)建筑體荷載能力帶來的影響性，不斷促進(jìn)建筑工程的質(zhì)量。相較于傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量，當(dāng)勘測(cè)定位的目標(biāo)出現(xiàn)位置變化時(shí)就需要重新調(diào)試設(shè)備，GPS技術(shù)則不存在這種問題，整體應(yīng)用的精度和便捷性都有更好地保障，且可以更好地將模板建設(shè)、樁基施工等工序環(huán)節(jié)銜接在一起，對(duì)于一些坡度、高程差異較大的地區(qū)也有更好地適應(yīng)能力。3.3建筑變形監(jiān)測(cè)受到地質(zhì)環(huán)境和結(jié)構(gòu)的影響，一些建筑工程施工的開挖、爆破等工序很有可能會(huì)帶來基坑結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的情況，出現(xiàn)變形、沉降等問題，給工程現(xiàn)場(chǎng)的安全性帶來的一定的影響。GPS工程測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)24h的測(cè)量和信息傳遞，在應(yīng)對(duì)工程結(jié)構(gòu)問題方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)性。技術(shù)人員可以考慮將GPS終端設(shè)備中接收到的建筑結(jié)構(gòu)、基坑結(jié)構(gòu)參數(shù)錄入到軟件系統(tǒng)當(dāng)中，通過建模分析的方式來精確判斷其穩(wěn)定性，一旦發(fā)現(xiàn)有超量變化的情況，軟件系統(tǒng)就能夠立即警報(bào)和定位，為技術(shù)人員的管理工作提供了極大的便利。GPS系統(tǒng)中反應(yīng)的工程參數(shù)信息更為精確，可以排除環(huán)境等問題帶來的干擾性，為項(xiàng)目的安全與高效提供了更全面的保障。3.4房屋地形測(cè)繪在進(jìn)行房屋建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工之前，必須要提前對(duì)該區(qū)域的地形和土地邊界范圍等進(jìn)行有效測(cè)量后形成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)反饋與信息參考才能為設(shè)計(jì)人員的工作提供更多的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，利用GPS技術(shù)可以更加高效便捷地完成房屋地形測(cè)繪工作。在GPS測(cè)繪系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，技術(shù)人員只需要對(duì)接收設(shè)備的天線角度和信號(hào)強(qiáng)弱等進(jìn)行調(diào)試即可，設(shè)備會(huì)自動(dòng)完成待檢測(cè)區(qū)域的跟蹤定位，在工作量、操作性上都有了明顯的優(yōu)化。在RTK快速測(cè)量的應(yīng)用過程中可以極大地提升GPS定位的工作效率，特別是對(duì)于建筑區(qū)域的邊界位置識(shí)別更為精確，達(dá)到厘米級(jí)別的定位與區(qū)分，能夠有效規(guī)避在后續(xù)建設(shè)過程中出現(xiàn)的超標(biāo)問題，為設(shè)計(jì)、施工等形成了重要的基礎(chǔ)參考。3.5工程細(xì)部測(cè)繪在建筑工程項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)過程當(dāng)中會(huì)涉及許多細(xì)節(jié)性的工程環(huán)節(jié)，需要通過增加GPS網(wǎng)點(diǎn)密度的方式來保證數(shù)據(jù)信息的精確性，便于技術(shù)人員能夠更好地了解工程施工的細(xì)部情況并及時(shí)對(duì)后續(xù)工序環(huán)節(jié)等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在提升GPS網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)數(shù)量的過程當(dāng)中可以通過閉合環(huán)路數(shù)的方式來保證該測(cè)量區(qū)域內(nèi)每一個(gè)工程細(xì)節(jié)都能夠被納入閉合環(huán)路當(dāng)中，即GPS測(cè)繪網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析后能夠完整地反映該建筑工程的詳細(xì)情況，為技術(shù)人員的施工與管理工作提供重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[3]。工程細(xì)部測(cè)繪是伴隨著建筑工程項(xiàng)目不斷落實(shí)而形成的一種測(cè)繪應(yīng)用，特別是在一些地基建設(shè)、基礎(chǔ)工程等環(huán)節(jié)中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，需要引起技術(shù)人員的關(guān)注并更好地掌握細(xì)部測(cè)繪數(shù)據(jù)的分析方法。3.6城市建設(shè)規(guī)劃在城市的發(fā)展與規(guī)劃過程當(dāng)中，需要立足于現(xiàn)有的舊城區(qū)域范圍不斷向外進(jìn)行擴(kuò)張，尋找更適宜進(jìn)行開發(fā)建設(shè)的地理環(huán)境。政府決策部門可通過GPS技術(shù)進(jìn)行航拍定位來掌握城市周邊的地理分布情況，如對(duì)于有地質(zhì)資源聚集、地下水分布和地質(zhì)分布平坦區(qū)域，都可以形成不同側(cè)重點(diǎn)的發(fā)展與規(guī)劃方案，這對(duì)于城市建設(shè)決策的科學(xué)性具有重要意義[4]。在城市發(fā)展擴(kuò)張的過程當(dāng)中，若缺少地理環(huán)境信息的支持和導(dǎo)向，很容易出現(xiàn)決策偏差與失誤的問題。如在一些道路交通更為便利、地質(zhì)資源平坦堅(jiān)實(shí)的區(qū)域內(nèi)可以考慮發(fā)展高新技術(shù)、商住區(qū)域等，而對(duì)于地質(zhì)資源集中的區(qū)域則可考慮發(fā)展民生產(chǎn)業(yè)或開發(fā)其他經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目等，使城市周邊區(qū)域的功能性更加完善，不斷促進(jìn)城市的進(jìn)步與發(fā)展。3.7水下工程開發(fā)在一些南方城市的發(fā)展建設(shè)過程當(dāng)中會(huì)涉及大量的水下工程開發(fā)項(xiàng)目，通過GPS定位測(cè)量的方式能夠更好地提升在水下區(qū)域內(nèi)的探測(cè)精度，特別是對(duì)于水域范圍內(nèi)的航道開發(fā)進(jìn)行更加精確的識(shí)別和定位，避免出現(xiàn)航線偏差的問題。在出現(xiàn)了潮汐變動(dòng)的情況下，水下工程的利用和航道定位等可能會(huì)出現(xiàn)一定的更改，利用GPS技術(shù)實(shí)時(shí)定位和拍攝的方式，準(zhǔn)確識(shí)別在不同氣候條件下的水下工程狀態(tài)，對(duì)定位區(qū)域的水深和地形狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新反饋，更好的側(cè)重了測(cè)繪工程數(shù)據(jù)信息的應(yīng)用參考[5]。GPS技術(shù)在應(yīng)用的過程當(dāng)中可以與超聲波和潮位儀等設(shè)備共同應(yīng)用，在水下的工程探測(cè)過程中可以深入水下完成相應(yīng)的信息獲取，還可以有效排除地表、水面帶來的干擾性。3.8橋梁工程應(yīng)用橋梁隧道類工程在進(jìn)行開發(fā)建設(shè)過程當(dāng)中由于規(guī)模長(zhǎng)度較大必須要從項(xiàng)目的全局性予以把控優(yōu)化，避免因測(cè)繪數(shù)據(jù)不合理而影響了工程建設(shè)質(zhì)量。傳統(tǒng)的隧道橋梁工程在進(jìn)行地形環(huán)境和結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)繪過程當(dāng)中，主要應(yīng)用經(jīng)緯儀和全站儀等設(shè)備，只能在一定的應(yīng)用范圍之內(nèi)保證數(shù)據(jù)信息的精確度，而在大型的項(xiàng)目工程測(cè)繪過程當(dāng)中很容易因?yàn)檎`差累計(jì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案當(dāng)中橋梁隧道結(jié)構(gòu)參數(shù)的不適配問題[6]。通過GPS技術(shù)對(duì)一些特大橋的工程測(cè)繪進(jìn)行反饋能夠更好的兼顧到橋梁兩岸的通視需求，在后續(xù)進(jìn)行施工建設(shè)的過程當(dāng)中，也可以更好地利用GPS測(cè)繪測(cè)量得到的數(shù)據(jù)加強(qiáng)對(duì)工程的建設(shè)驗(yàn)收和糾正，在提升隧道橋梁工程建設(shè)效率的同時(shí)，也能更好地提升工程建設(shè)的精度。4GPS技術(shù)的改進(jìn)與優(yōu)化為了提升GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)量測(cè)繪應(yīng)用當(dāng)中的精確度與有效性，技術(shù)人員需要著重關(guān)注其測(cè)量測(cè)繪的原理和實(shí)際應(yīng)用的不足，加強(qiáng)技術(shù)方面的改進(jìn)優(yōu)化。由于GPS技術(shù)在測(cè)量與數(shù)據(jù)反饋的過程當(dāng)中需要提前建立參考基準(zhǔn)點(diǎn)才能更好地掌握地面坐標(biāo)，為避免測(cè)繪區(qū)域的空間遮擋問題，需要技術(shù)人員提前對(duì)測(cè)量上空的遮擋物進(jìn)行清理，確保其能夠更好地直接暴露在測(cè)量空間范圍內(nèi)。在野外區(qū)域進(jìn)行測(cè)繪測(cè)量的過程中必須要關(guān)注數(shù)據(jù)信息的精確度，特別是在一些較為偏遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)可能會(huì)存在GPS信號(hào)的干擾、遮蔽等問題，必須要對(duì)接收信號(hào)的終端設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)來保證測(cè)繪工作的有效落實(shí)。常見的電磁干擾可以通過屏蔽防護(hù)的方式進(jìn)行解決，針對(duì)GPS信號(hào)弱的問題可以加載信息耦合技術(shù)來提升其對(duì)信號(hào)的捕捉效率，確保可以應(yīng)對(duì)不同情況向下的測(cè)繪需求。5結(jié)語GPS技術(shù)已經(jīng)成為了目前工程測(cè)繪、日常應(yīng)用等領(lǐng)域當(dāng)中最重要的技術(shù)手段之一，特別是在建筑工程行業(yè)當(dāng)中能夠形成重要的基礎(chǔ)信息反饋和分析，保障了定位數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)有效。在城市發(fā)展規(guī)劃、水下工程建設(shè)和隧道橋梁工程等方面，都可以利用GPS技術(shù)對(duì)其進(jìn)行有效測(cè)量，還可以更好地屏除地表干擾繪制出優(yōu)秀的工程圖像，為項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工等后續(xù)環(huán)節(jié)提供對(duì)應(yīng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。Reference：[1]黃熙泉.GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用分析與研究[J].華東科技（學(xué)術(shù)版），2017（07）：29.[2]席文龍.探討GPS應(yīng)用在建筑工程測(cè)繪中的具體方法[J]