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      GPS技術在建筑工程測量中的應用分析

      2021-09-10 16:13:16黃翔
      家園·建筑與設計 2021年2期
      關鍵詞:建筑工程測量GPS技術應用

      黃翔

      摘要:雖然GPS技術具有明顯優(yōu)勢,自動化程度較高,可以在短時間內完成建筑工程測量任務,但是GPS技術仍存在應用局限性,在測量過程中遇到夾雜劣質數據、受到偏差影響、信號中斷周跳等問題時會對GPS技術的應用推廣造成限制。因此,相關部門與企業(yè)需要加強對GPS技術的研發(fā)力度,持續(xù)地對技術體系進行創(chuàng)新優(yōu)化。其中,調整衛(wèi)星高度角指在出現缺省設置值結算基線失敗問題、圖形強度因素值較小現象時將無法保障基線解算結果準確性,此時需要對GPS衛(wèi)星高度角進行解算調整,減小衛(wèi)星信號多路徑與延遲溫度對基線結果準確性造成的影響,以此取得良好的基線結果。

      關鍵詞:GPS技術;建筑工程測量;應用;分析

      1 GPS技術特點

      (1)實時性。以傳統(tǒng)靜態(tài)相對定位技術為例,在觀測半徑20km范圍內的基線時,需要消耗15~60min才能準確獲取測量數據。然而應用GPS技術只需要5min即可完成流動站初始化觀測作業(yè),在短時間內多次獲取測點位置數據,C/A碼測量速度為0.1m/s。

      (2)全天候。GPS系統(tǒng)具備全天候導航定位的使用功能,且不會受到氣候、測區(qū)地理環(huán)境等因素的限制影響,可以24h全天候開展工程測量作業(yè)。

      (3)操作簡單。在建筑工程測量期間,工作人員僅需在各處觀測點安裝GPS接收機、搭設天線、檢查設備運行工況即可,GPS系統(tǒng)將基于程序運行準則,自動完成衛(wèi)星信號捕捉、跟蹤觀測等操作。在觀測完畢后,再將電源關閉、收起GPS接收機,抗干擾性強。與傳統(tǒng)工程測量技術相比,GPS測量系統(tǒng)創(chuàng)新性采取了擴頻、偽碼技術,GPS接收機無需向外發(fā)射信號,對所接收衛(wèi)星信號進行解譯處理即可,最大程度上減小了外部干擾源對信號傳輸質量、測量精度造成的影響。

      2 GPS技術在建筑工程測量中的應用

      2.1制訂測量方案

      (1)技術設計。根據測量項目情況明確GPS測量精度要求,合理選擇基準點位置與網形設置方式。目前,在多數建筑工程測量項目中往往需要設置12個控制點,然后在其基礎上構建工程控制網。其中,2個控制點負責對已知平面開展聯(lián)測作業(yè),5~6個控制點為高程控制點,采取連邊法布置工程控制網。同時,可選擇采取二級網絡設置方式,將平均邊長度值控制在1000m以下,并將測量誤差值控制在10~4m以下。

      (2)觀測選址。盡量將測量點設置在視野較為開闊、障礙物數量較小、無電磁干擾源的區(qū)域中,保持相鄰測點的合理間隔距離,以此擴大GPS測量范圍,提高測量效率。禁止在分布大功率無線電通信電磁、大型河流水域的區(qū)域中設置測量點,水體與通信電磁將會對GPS信號的傳播性能與質量造成影響。同時,將測點設置在平面較高的區(qū)域中,提前檢查地面穩(wěn)定性,必要時對地面進行硬化平整處理。

      (3)確定觀測時間。與傳統(tǒng)測量技術相比,GPS技術具有全天候作業(yè)的特征,減小了氣候條件對測量精度造成的影響。但在技術實際應用中,需要將若干數量地球衛(wèi)星瞬時坐標作為已知點位,若觀測時間選擇不當,則觀測效果會受到大氣折射、可視GPS衛(wèi)星數量不足問題的影響。因此,工作人員必須綜合分析氣候條件、GPS衛(wèi)星軌跡等因素,合理選擇觀測時間。

      (4)觀測方法選擇。根據建筑工程測量項目類型與任務內容,工作人員應選擇適當的觀測方法。例如,在開展建筑工程地基位移沉降監(jiān)測作業(yè)時,采取水準測量方式,提前在建筑工程周邊區(qū)域中設置若干數量基準點,確?;鶞庶c周邊未分布信號干擾源。隨后,在各基準點安裝GPS接收機、搭設天線、連通電源,持續(xù)接收、跟蹤鎖定GPS衛(wèi)星所發(fā)出的衛(wèi)星信號,將信號導入數據處理軟件中解譯處理,即可直接獲取測量值,準確評估建筑地基結構的實時位移量與沉降量。

      2.2外業(yè)測量

      (1)在采取經典靜態(tài)定位方式時,需要同時在基線兩端部位設置信號接收機,同步對4顆及以上的GPS衛(wèi)星進行跟蹤觀測,要求將1km范圍內的相對定位誤差控制在5mm以下。隨后,對基線觀測封閉圖形進行平差處理,減小測量誤差。

      (2)在采取快速靜態(tài)定位方式時,在測區(qū)內設置1處基準站、1處流動站,各站點內均安裝信號接收機,基準站負責對GPS衛(wèi)星進行持續(xù)跟蹤。流動站負責依次在各點位對GPS衛(wèi)星開展,觀測作業(yè)。這項技術主要適用于建立工程控制網,需要將基準站與流動站間距控制在20km以下,將GPS衛(wèi)星數量穩(wěn)定控制在5顆及以上。

      (3)在采取準動態(tài)定位方式時,提前在測區(qū)設置1處基準點,安裝信號接收機持續(xù)對GPS信號進行跟蹤觀測。同時,將一處流動信號接收機依次在各站開展短時間觀測作業(yè),對衛(wèi)星信號進行連續(xù)跟蹤,避免出現信號失鎖問題。當出現失鎖問題時,需要將失鎖流動點的觀測時間延長2min。

      2.3數據采集及處理

      (1)數據采集環(huán)節(jié)。首先對測量數據備份處理,開展一系列預處理操作,最大程度上減小人為、環(huán)境等因素對測量精度造成的影響,消除測量誤差,然后結合三維坐標、已知高程點數量等信息,準確評估所采集測量數據的質量與精確度,最后將測量數據導入相關軟件中。

      (2)數據處理環(huán)節(jié)。與傳統(tǒng)數據處理技術相比,可以輔助或替代人工進行自動化計算,提高數據處理效率,減小人為因素對數據精確度造成的影響。同時,能夠減小計算誤差、降低計算錯誤等問題的出現概率。可選擇組合采取靜態(tài)測量、快速靜態(tài)測量技術,當兩項技術所獲取測量值相似、測量精度符合相關標準時,則表明數據準確度得到保障,直接對GPS信號進行解譯處理即可。如果二者測量值偏差較大,那么表明測量精度受到點位位置影響,需要對測量數據進行優(yōu)化處理,適當調整觀測時段,以此減小數據處理誤差。

      結束語

      總之,GPS具有較強的優(yōu)越性,實現了測量效率、測量精度與項目質量的全面提升。因此,在工程建設過程中必須加大對GPS技術的應用力度,將其作為工程測量技術體系的重要補充措施及核心技術手段。GPS技術在實際應用中也存在一些問題,需要對GPS技術體系進行創(chuàng)新探索,積極采取各項技術改進措施,提高技術價值。

      參考文獻:

      [1]楊李.GPS技術在建筑工程測量中的應用[J].安徽水利水電職業(yè)技術學院學報,2015,15(2):42-45.

      [2]何天鵬,劉琦.測繪新技術在建筑工程測量中的應用分析[J].工程技術研究,2019,4(23):35-36.

      湖州市測繪院 浙江湖州 313000

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