淺談GPS技術(shù)在建筑測(cè)繪領(lǐng)域中的應(yīng)用

崔士杰

（河北 邯鄲 056000）

GPS技術(shù)憑借著當(dāng)今社會(huì)的高速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，從而被研發(fā)出來，并且迅速地應(yīng)用于全球各大領(lǐng)域。GPS技術(shù)自身具有高精度的定位功能，各大領(lǐng)域的使用度極高，能夠滿足各種各樣的需求，更好地推動(dòng)世界的發(fā)展。尤其在建筑工程方面，通過GPS技術(shù)的應(yīng)用，為建筑領(lǐng)域的建筑設(shè)計(jì)以及建筑施工帶去了極大的幫助，使得建筑整體的施工效果有了巨大的提高。在現(xiàn)代的建筑工程測(cè)繪中，GPS技術(shù)不僅提高測(cè)繪的精準(zhǔn)度，還大幅度提高了測(cè)繪的效率性，從而使得建筑工程測(cè)繪有著更高的經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益，也提高了整體工程的安全性與穩(wěn)定性。

一、GPS測(cè)繪技術(shù)簡(jiǎn)析

（一）GPS技術(shù)概述

GPS測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中具有使用便捷、測(cè)繪時(shí)間短、操作方便、測(cè)量精準(zhǔn)度高等特點(diǎn)。實(shí)踐表明，GPS測(cè)繪技術(shù)可在50km以內(nèi)的距離達(dá)到百分百地準(zhǔn)確定位。并且在300km～1800km的工程測(cè)繪定位中，可進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)1h以上的定位操作，測(cè)繪出的平面信號(hào)誤差為零。隨著GPS測(cè)繪系統(tǒng)的不斷更新和完善，對(duì)25km以內(nèi)的距離定位靜態(tài)的物體進(jìn)行測(cè)量，只需要13min～15min，能夠?qū)o態(tài)物體進(jìn)行快速的定位測(cè)量。當(dāng)流動(dòng)與標(biāo)準(zhǔn)的距離在15km以內(nèi)時(shí)，流動(dòng)的觀測(cè)時(shí)間只需要1min～3min，而后GPS測(cè)繪系統(tǒng)就可利用自身的定位功能隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)定位，每個(gè)流動(dòng)站的觀測(cè)時(shí)間都只需要幾秒鐘的時(shí)間。另外，采用GPS測(cè)繪技術(shù)具有高保密性、多功能性等優(yōu)勢(shì)，所以，GPS測(cè)繪技術(shù)在各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷地拓寬，隨著衛(wèi)星技術(shù)與通信技術(shù)的快速發(fā)展，GPS測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展前景更加廣闊，也成為了更多領(lǐng)域中不可或缺的技術(shù)。在GPS測(cè)繪技術(shù)的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)也隨之不斷發(fā)展起來。所以，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)促使人力、物力得以有效地降低，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量技術(shù)在工程中的施工放樣、工程測(cè)繪以及數(shù)字化測(cè)圖過程中都可以廣泛的應(yīng)用。在某地區(qū)的行政服務(wù)中心等大型建筑綜合體的建設(shè)過程中，通過GPS測(cè)繪，確保了該工程的精準(zhǔn)性，誤差滿足建設(shè)工程要求，具有非常實(shí)際的作用。

（二）GPS技術(shù)發(fā)展過程

GPS的技術(shù)來源初衷是為軍事領(lǐng)域使用相應(yīng)的服務(wù)，主要體現(xiàn)在目標(biāo)的定位和衛(wèi)星的導(dǎo)航工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確控制和打擊，因此其具有較好的導(dǎo)航定位功能。在此之后，GPS測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展得到進(jìn)一步的推廣，在其他領(lǐng)域中都得到了良好的推廣，在建筑工程中，由于工程測(cè)量工作一直以來的精準(zhǔn)度問題，在引入了GPS技術(shù)之后大大地提升了工程測(cè)量的工作效率和精度，并且在建設(shè)工程的后期施工中還可以提供相應(yīng)的資料文件，保證施工的順利開展。

（三）GPS 測(cè)繪技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容

對(duì)于GPS技術(shù)來說，主要是基于GPS技術(shù)先進(jìn)的定位能力，并應(yīng)用于定位目標(biāo)及衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域中，提高對(duì)目標(biāo)的精準(zhǔn)定位水平。隨著時(shí)代的變化與發(fā)展，GPS技術(shù)逐漸應(yīng)用在諸多領(lǐng)域中，比如建筑工程測(cè)繪工作中。由于建筑測(cè)繪對(duì)于數(shù)據(jù)測(cè)量的準(zhǔn)確度要求嚴(yán)格，要不斷強(qiáng)化測(cè)繪工作效率，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。在建筑測(cè)繪中應(yīng)用GPS技術(shù)，測(cè)量準(zhǔn)確度得到了很大的提升。而且，GPS技術(shù)與建筑測(cè)繪工作具備一定的相容性，不僅能夠提升建筑測(cè)繪整體效率，還能夠推動(dòng)建筑工程建設(shè)的順利進(jìn)行，為建筑事業(yè)的壯大和發(fā)展帶來一定的推動(dòng)作用。

二、GPS的組成和原理

GPS技術(shù)構(gòu)成主要由空間衛(wèi)星群、接收設(shè)備和地面監(jiān)控系統(tǒng)共同組成，而地面監(jiān)控系統(tǒng)主要由三十三個(gè)注入站，一個(gè)主控站，五個(gè)監(jiān)測(cè)站構(gòu)成，而GPS接收裝置由天線、主機(jī)和電源構(gòu)成，具備追蹤功能，而空間衛(wèi)星群則包括了一共二十四顆衛(wèi)星，這里面有二十一顆工作衛(wèi)星和三個(gè)備用衛(wèi)星。

GPS的技術(shù)原理是基于距離交會(huì)法，衛(wèi)星裝置會(huì)發(fā)出GPS信號(hào)，同時(shí)在地面上安裝了GPS信號(hào)的接收設(shè)備，主要接收GPS信號(hào)，并將信號(hào)的實(shí)際發(fā)出的位置和接收器以及衛(wèi)星和信號(hào)之間的實(shí)際距離通過計(jì)算，在用距離交會(huì)法計(jì)算出信號(hào)接收裝置的坐標(biāo)值，而后則根據(jù)坐標(biāo)值得到測(cè)繪的數(shù)據(jù)。GPS測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于建筑工程測(cè)量中，選擇地面固定坐標(biāo)裝置開展工程測(cè)量施工，GPS接收裝置接收信號(hào)后，然后由相應(yīng)的軟件系統(tǒng)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，大大減少了人工工作量。

三、建筑測(cè)繪領(lǐng)域中GPS技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)特征

（一）實(shí)時(shí)獲取定位

GPS 技術(shù)中的RTK技術(shù)是構(gòu)建在GPS 技術(shù)之上的創(chuàng)新。RTK技術(shù)指實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)，是一種新的常用的GPS測(cè)繪方法，RTK技術(shù)采用了載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分方法，能夠?qū)崟r(shí)獲取定位，是GPS應(yīng)用的重大里程碑。過去，測(cè)繪人員在建筑工程測(cè)量時(shí)，所采用的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)的定位都無法實(shí)時(shí)得到結(jié)果，也無法對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，通常是采用多次的重復(fù)測(cè)繪來進(jìn)行，RTF系統(tǒng)可以通過其無線數(shù)據(jù)通訊實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)處理。同時(shí)在使用GPS測(cè)繪時(shí)，測(cè)繪人員不但能得到觀測(cè)點(diǎn)的平面位置，還可以實(shí)時(shí)獲得觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

（二）測(cè)繪無需通視

過去的測(cè)繪設(shè)備要求觀測(cè)點(diǎn)要相互通視，給測(cè)繪工作帶來了極大的困難。GPS 技術(shù)很輕易地解決了這一問題，測(cè)繪觀測(cè)點(diǎn)無需通視，只要GPS設(shè)備安裝在空曠無遮擋的區(qū)域，就能清晰、準(zhǔn)確的接收信號(hào)。

（三）操作簡(jiǎn)單特征

GPS測(cè)繪中的許多工作是由儀器完成的，無需測(cè)繪人員繁瑣的手工操作。在具體測(cè)繪時(shí)，只要工作人員做好GPS儀器的安裝，能打開或關(guān)閉儀器，注意觀察儀器的工作狀態(tài)即可，其他工作都會(huì)由儀器來完成，降低了工作難度。

（四）全天候工作的特征

GPS測(cè)繪可以不受天氣、不受時(shí)間、不受地點(diǎn)的限制連續(xù)測(cè)繪，并且對(duì)數(shù)值的精確度也不會(huì)產(chǎn)生影響。

（五）測(cè)繪數(shù)據(jù)更為精確

在測(cè)繪距離不大時(shí)，GPS測(cè)繪和紅外儀測(cè)繪相差的數(shù)值不大，紅外儀測(cè)繪僅比GPS測(cè)繪偏差4ppm。而隨著測(cè)繪距離的加大，GPS測(cè)繪的優(yōu)越性則更加突出，紅外儀的偏差會(huì)進(jìn)一步加大，甚至可以達(dá)到5cm-10cm的偏差，會(huì)影響測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

四、GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)繪中的主要優(yōu)勢(shì)

（一）整體適應(yīng)力強(qiáng)

GPS技術(shù)的整體適應(yīng)力較強(qiáng)，在測(cè)繪中方便快捷。在對(duì)建筑進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候，利用GPS技術(shù)能夠使布網(wǎng)變得更為方便，而且在整個(gè)作業(yè)的過程中，GPS技術(shù)無需特殊的環(huán)境要求，自身的適應(yīng)能力較強(qiáng)。即使對(duì)高程建筑進(jìn)行測(cè)繪時(shí)候，面對(duì)不同的環(huán)境也能夠全面的、快速地適應(yīng)當(dāng)下的環(huán)境。

（二）提高測(cè)量效率

GPS能夠提高測(cè)量的精準(zhǔn)度與測(cè)量的效率?，F(xiàn)如今的社會(huì)對(duì)于速度與效率的要求更高，利用GPS技術(shù)能夠最大限度地提高工作效率。另外，在整個(gè)測(cè)量的過程中，GPS技術(shù)不會(huì)過多地受到人為因素的影響，只要在保證衛(wèi)星傳輸信號(hào)質(zhì)量的前提下就可以順利地進(jìn)行測(cè)繪工作。

（三）保證安全性

GPS技術(shù)能夠保證測(cè)繪工作的安全性。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行布網(wǎng)的時(shí)候，可以憑借著GPS技術(shù)的精準(zhǔn)測(cè)量，從而減少相應(yīng)的作業(yè)強(qiáng)度，降低作業(yè)的難度，減少測(cè)量時(shí)可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤，繼而保證了整體測(cè)繪工作的安全性。

五、GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)繪中的主要應(yīng)用

（一）GPS技術(shù)自身系統(tǒng)的參數(shù)確定

GPS技術(shù)的主要參數(shù)包括：設(shè)計(jì)精度，主要指的是根據(jù)建筑工程具體需要和測(cè)繪地區(qū)的具體情況，選擇相應(yīng)的特定地區(qū)等級(jí)GPS網(wǎng)當(dāng)作測(cè)繪地區(qū)的首級(jí)控制網(wǎng)；整體設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)與網(wǎng)形，控制網(wǎng)大約在12個(gè)點(diǎn)左右，一般情況下平面控制點(diǎn)2個(gè)而高程的控制點(diǎn)需要5個(gè)。通常會(huì)使用3臺(tái)接收機(jī)同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，將網(wǎng)形設(shè)置成邊連式；測(cè)繪中的觀測(cè)計(jì)劃，通過GPS的可見預(yù)報(bào)圖以及現(xiàn)實(shí)的幾何圖形強(qiáng)度，可以準(zhǔn)確選擇最佳的觀測(cè)時(shí)段，而且還可以制定出相關(guān)的作業(yè)調(diào)度表。

（二）GPS技術(shù)在測(cè)量時(shí)的外業(yè)實(shí)施

在建筑工工程的測(cè)繪當(dāng)中，我們會(huì)選擇GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)我們?cè)跍y(cè)量時(shí)衛(wèi)星會(huì)被當(dāng)作是空間觀測(cè)的主要目標(biāo)，從而形成了不用地面點(diǎn)的后方交會(huì)。而且每一臺(tái)GPS接收機(jī)都會(huì)設(shè)置自己的控制點(diǎn)，一旦接收到相關(guān)數(shù)據(jù)就會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)算出測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯坐標(biāo)，在數(shù)臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收的時(shí)候就會(huì)形成三角網(wǎng)型從而參與平差結(jié)算。當(dāng)自由網(wǎng)的平差解算出坐標(biāo)的時(shí)候，可以對(duì)已知的測(cè)繪控制點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)的約束平差從而得到坐標(biāo)數(shù)值。值得注意的一點(diǎn)是GPS聯(lián)測(cè)與高級(jí)導(dǎo)線在不同的單位均有不同的軟件與不同的方法進(jìn)行平差結(jié)算。當(dāng)遇到距離較長(zhǎng)的導(dǎo)線時(shí)，就會(huì)使產(chǎn)生的投影發(fā)生變形，對(duì)于投影的變形處理的好壞將會(huì)直接地影響我們之前設(shè)定的坐標(biāo)系統(tǒng)的成敗。

（三）GPS技術(shù)可以將測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理

GPS的接收機(jī)在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)大都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)觀測(cè)與智能觀測(cè)，這樣就使得觀測(cè)的時(shí)間不斷減少，從而降低的工程作業(yè)的難度。在觀測(cè)時(shí)，衛(wèi)星的觀察與衛(wèi)星發(fā)出的信號(hào)質(zhì)量將會(huì)直接影響到觀測(cè)的質(zhì)量，而且由于個(gè)別地觀測(cè)點(diǎn)會(huì)受到地形的限制，進(jìn)而會(huì)影響到對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)的結(jié)果以及相關(guān)信號(hào)的質(zhì)量。鑒于此，我們應(yīng)嚴(yán)格的選取觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)要在最佳地觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行觀測(cè)。GPS技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與信息處理的時(shí)候是隨機(jī)的，只要能夠使接收到的衛(wèi)星信號(hào)質(zhì)量與數(shù)據(jù)的數(shù)量達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)就可以計(jì)算得出準(zhǔn)確坐標(biāo)。

（四）RTK技術(shù)的應(yīng)用

在對(duì)建筑工程進(jìn)行測(cè)繪的時(shí)候，我們通常會(huì)用到GPS技術(shù)中的RTK技術(shù)。RTK技術(shù)指的是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法。RTK技術(shù)是在GPS技術(shù)發(fā)展到一定的階段逐漸衍生出來的，而且在原有的技術(shù)上有了更大的進(jìn)步。在以前應(yīng)用GPS技術(shù)的時(shí)候，GPS技術(shù)會(huì)憑借著靜態(tài)、動(dòng)態(tài)等相關(guān)的測(cè)量方式得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)需要進(jìn)行一定的處理才能夠獲得符合要求的數(shù)據(jù)。但是當(dāng)使用實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法進(jìn)行實(shí)時(shí)的測(cè)量的時(shí)候，即使是在環(huán)境較為惡劣的野外，也可以直接地獲取我們需要的準(zhǔn)確的、符合標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。這樣在GPS技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步地提高了在建筑工程測(cè)繪中的測(cè)量速率，簡(jiǎn)化了相應(yīng)的程序，這對(duì)于GPS技術(shù)來講有著非常重要的意義。RTK技術(shù)在建筑工程測(cè)繪中被廣泛應(yīng)用，它給地形測(cè)土以及建筑工程放樣等工作帶來了發(fā)展的新方向，最大限度地提高了整體測(cè)繪的效率及其準(zhǔn)確性，大幅度地推動(dòng)了我國(guó)建筑工程的發(fā)展與經(jīng)濟(jì)上的進(jìn)步。

（五）水下地形測(cè)繪

在GPS技術(shù)推廣實(shí)踐的過程中，水下工程測(cè)繪同樣應(yīng)用到GPS技術(shù)，有效地將測(cè)繪工作效率提升。GPS技術(shù)在水下地形測(cè)繪工作應(yīng)用的過程中，應(yīng)用到的設(shè)備具有測(cè)深儀、差分GPS接收機(jī)以及潮位儀和終端接收設(shè)備等設(shè)備，通過相互之間的密切結(jié)合，產(chǎn)生有機(jī)測(cè)繪體系，在大比例尺寸的水下地形測(cè)繪工作中具有更好的應(yīng)用效果，有利于更加精準(zhǔn)以及便捷地獲取水下地形實(shí)際狀態(tài)，降低測(cè)繪的難度以及提升結(jié)果的準(zhǔn)確性。

結(jié)束語

綜上所述，GPS技術(shù)自從被研發(fā)出來就具有精確度高、測(cè)量速度快、資源消耗少、操作較為簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的土地測(cè)量、建筑工程測(cè)量、地形結(jié)構(gòu)測(cè)量等各個(gè)方面GPS技術(shù)到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)如今，在建筑工程測(cè)繪的領(lǐng)域，GPS技術(shù)已經(jīng)取代了部分傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，它不但彌補(bǔ)了之前測(cè)繪技術(shù)的不足，還在原有的基礎(chǔ)上取得了更大的進(jìn)步，尤其當(dāng)RTK技術(shù)出現(xiàn)的時(shí)候使得建筑工程測(cè)繪工作取得了更大的進(jìn)步。文章對(duì)GPS技術(shù)的基本概況進(jìn)行了一定的描述，并且系統(tǒng)地分析了GPS技術(shù)在建筑工程測(cè)繪工作時(shí)的主要應(yīng)用。總之，GPS技術(shù)的出現(xiàn)為我國(guó)的建筑領(lǐng)域的發(fā)展提供了動(dòng)力，尤其在工程測(cè)繪方面，為我們提供了新的發(fā)展方向，最終推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的整體發(fā)展。