GPS在房屋建筑工程测量中的应用

苏保明

摘 要：本文主要概述了GPS工程测量技术，并分析了GPS在房屋建筑工程测量中的应用，最后就怎样提升GPS测量工作的质量进行了研究。

关键词：GPS；房屋；工程；测量

GPS的全称是Global Positioning System，也叫做全球卫星定位系统。GPS系统主要是借助卫星定位，实施监控对象的测量和定位。GPS卫星定位技术是兴起于20世纪70年代的导航定位系统，此技术在定位方面不但具有较高的精度，能实现大范围的定位，而且具有较高的准确度，能实现较高效益和工作效率，GPS对于限制条件要求比较少，更加适合用在一定区域的工程测量，所以，使用GPS技术能在很大程度上提高测量的准确性，具有较大的实际意义。

1 GPS工程测量技术概述

GPS的定位系统主要包括卫星群与地面监控系统。应该在所需位置的P点处摆设GPS接收机，并且在这个时候接收超过3颗（a、b、c）的GPS卫星发出的导航电文，在经过数据处理和相关计算后，可以得出这个时刻GPS接收机跟GPS卫星之间的距离sap、sbD、scp，并且，借助接收卫星星历就可以得到这个时刻此类卫星在空间中的三维位置坐标。最终通过距离交会的方法得出P点的三维坐标（xp，YP，zp）。GPS在工程测量中常常会使用到两种坐标系统：一者是空间固定的坐标系统；二者是跟地球体相固联的坐标系统，也叫做地固坐标系统，房屋建筑工程测量中常常会用到地固坐标系统。

GPS测量手段跟一般的工程测量方式比较，具有很多独特的优点，主要包括以下几点：

1.1 站与站之间无需通视

实现观测站与站之间的通视从始至终都是测量学上的难题。GPS技术的这个特点，能实现选点的方便灵活。但是这个技术下要求测站上空一定要具有开阔的视野，才能让GPS卫星信号免受干扰。

1.2 定位具有高精度

普遍的双频GPS接收机基线解精度在5mm+lppm左右，而红外仪标称的精度在5mm+5ppm左右，GPS的测量精度跟红外仪差不多，但是因为距离的增长，GPS测量的优点就更加明显。很多相关的权威实验证明，在50km以内的基线上，它的相对定位精度能达到12x10-6，而在100～500km的基线上能达到可达10-6 ～10-7。

1.3 观测时间不长

使用GPS来进行网络布设时，各个测站上的观测时间往往在30至40分钟左右，通过快速静态定位方法，所用到的观测时间无需太长。比方说使用接收机的rtk法在五秒钟之内得出测点的坐标。

1.4 可以提供准确的三维坐标

GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，还能精确的测定观测站的大地高程。

1.5 操作簡便

GPS测量技术具有较高的自动化程度。现阶段的GPS接收机已经在体型上越来越小，而且操作越来越简单，观测人员只要把天线对中、整平，量取天线高打开电源就能实现自动观测，接着就可以借助数据处理软件来处理相关数据求出准确的测点三维坐标。而其它的观测工作都是仪器自动完成的，比方说捕获卫星和观测跟踪。

2 GPS在房屋建筑工程测量中的应用

2.1 确定测量技术参数

GPS定位系统的测量技术参数主要涉及到下述内容：

（1）设计精度

结合房屋建筑工程的实际需要和测区的具体情况，将城市或者工程二级GPS网当成测区首级控制网。平均边长控制在lkm之内，最弱边相对中误差小于1/10000，GPS接收机标称精度误差a≤15mm。

（2）设计基准和网形

控制网共12个点，其中联测己知平面控制点2个，高程控制点5个。采用3台GPS接收机观测，网形布设成边连式。

（3）观测计划

根据GPS卫星的可见预报图和几何图形强度（空间位置因子PDOP），选择最佳观测时段（卫星多于4颗，且分布均匀，PDOP值小于6），并编排作业调度表。

2.2 GPS观测的选址工作

GPS观测工作的进行效果和观测质量与选点的位置有很大关系。合理科学的选点可以大大提高GPS测量工作的质量，根据测量计划合理安排选点位置是非常必要的。在选点工作上，要选择视野开阔的地方，避免障碍物。在选点附近要保证原理电磁源，避免电磁源的干扰。选点位置要便于安装和保存，提高原点的利用率。合理的选址对于减少后期测量的投入，整体测量网络的调整都有很大意义。

2.3 外业测量的操作

外业测量是GPS建筑工程测量中的重要环节，外业测量工作进行的质量关系到最终测量的质量，要指定科学的计划来提高外业测量的效果。通过计算机设备，对测量地点的周边情况、卫星情况、观测时间、角度等数据进行精确计算，指定科学合理的测量计划。全网同步观测需要选择合理的时间，测站的天线朝向和相应数据要精确控制。合理安排数据采集的间隔时间，根据规范要求进行数据采集工作。

2.4 GPS测量的数据处理

GPS网数据处理分为基线解算和网平差两个阶段，采用随机软件完成。通过GPS在测量中的应用，得到如下体会：

（1）GPS控制网选点灵活，布网方便，基本不受通视、网形的限制，特别是在地形复杂、通视困难的测区，更显其优越性。但由于测区条件较差，边长较短。基线相对精度较低，个别边长相对精度大于1/10000。因此，当精度要求较高时，应避免短边，无法避免时，要谨慎观测。

（2）GPS接收机观测基本实现了自动化、智能化，且观测时间在不断减少，大大降低了作业强度，观测质量主要受观测时卫星的空间分布和卫星信号的质量影响。但由于各别点的选定受地形条件限制，造成树木遮挡，影响对卫星的观测及信号的质量，经重测后通过。因此，应严格按有关要求选点，择最佳时段观测，并注意手机、步话机等设备的使用。

（3）GPS测量的数据传输和处理采用随机软件完成，只要保证接收卫星信号的质量和已知数据的数量、精度，即可方便地求出符合精度要求的控制点三维坐标。但由于联测已知高程点较少（仅联测5个），致使控制点高程精度较低。

3 提升GPS测量工作的质量

房屋建筑工程测量中的GPS测量技术具有很多优点，但是也面临很多问题，要确保GPS测量的质量，必须开展很多相应的工作。虽说GPS测量的精确度比较高，但是测量人员还需使用一般的测量技术来校对，这样才能保证房屋建筑的高精度。在开展GPS测量工作时，一定要确保操作施工的规范性，一定要确保选址的质量，让设备操作起来更加合理规范，一旦发现误差必须尽快核对，并进行适当的处理。GPS测量一定要满足相关的环境条件，必须通过合理的工程GPS测量方式，并就现场的实际情况进行选择。借助GPS设备开展房屋建筑测量，所需测量成本不高，而且测量效率高。但GPS测量技术所需的初期投入比较多，对于整体技术方面的水平要求高，相关操作人员必须具有较高的素质。

综上所述，GPS在房屋建筑工程测量中发挥的作用是巨大的，而且能有效的实现测量水平和效率的提高。在开始进行测量时，必须科学的使用GPS技术，并合理的安排测量网络，精确控制相关设备，确保GPS测量的精确质量。我国将GPS测量技术用在房屋建筑测量中的时间还不够长，还有很多潜力可发挥，测量人员一定要学习好相关的知识，有效的提升测量工作的质量，确保房屋建筑的顺利开展。

参考文献：

[1]张丽利.GPS在房屋建筑工程测量中的应用浅析[J].科技信息.2005，（3）.

[2]吴江南GPS工程测量技术应用体会[J].化学工程与装备.2009，（12）.

[3] 周淑波，王永强.全站仪轴线偏差对测量成果的影响分析[J].建筑技术.2012，43（7）：640-642.