GPS在建筑工程测量中的应用浅析

GPS在建筑工程测量中的应用浅析
一、简介
1、近年来，随着GPS定位技术的迅速发展，实时动态测量技术（Real Time Kinematic，简称RTK）以其地高精度，实时性，轻便灵活等优点，已逐步应用于城市图根测量、工程测量、工程放线、碎部测量、地籍测量等诸多方面，并且正在向城市一、二级导线、GPS控制测量方向拓展，
2、性能及精度
以本人近两年来所使用的美国产动态R8、R6系列RTK为例：
RTK动态测量精度：
水平：±10 mm + 1 ppm RMS
垂直：±20 mm + 1 ppm RMS
初始化时间：一般少于10秒
初始化可靠性：>99.9%
二、GPS测量的优缺点：
应用GPS进行工程测量中有许多优点，同时也存在一些缺点。

优点包括如下方面：
1、减少人力费用。

因为GPS仅仅需要一个人来操作，在要测量碎部点上呆上一、二秒进行一些处理即可完成工作，而常规的测量方法要求至少两个人来实施。

2、定位精度高，测站间无需通视，在没有现成基准点的遥远地区能进行高精度的定位计算，且定位不受人眼视线的限制。

3、操作简单便捷。

随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，体积也越來越小，重量越来越轻，现今市场上的GPS测量设备使用起来相当容易，在任何条件下都能操作。

4、精确的3维系统，24小时都可以随时定位，全天作业。

卫星信号覆盖全球，不受用户数量限制。

可以精确测定观测站的大地高，观测一般不受天气状况的影响。

缺点包括如下方面：
1、根据测绘单位的购买能力来看，费用还是较高。

2、卫星可见度问题。

当卫星系统位置对美国是最佳的时候，世界上有些国家在某一确定的时间段仍然不能很好地被卫星覆盖。

3、天空中的卫星仍然受到障碍物如大树、高大建筑物、高压电力设施等干扰。

三、实时动态GPS（PTK）运用于工程测量
GPS技术的发展已经先进到能在野外实时获取点位厘米级的水平精度。

实时动态GPS分为两台（常规）RTK同时应用，也就是两台仪器之间应有无线电遥测通信线路。

其中一台接收机被指定为基台，另一台接收机作为漫游。

基台接收机被安放在已知点上，用它跟踪GPS码和进行载波测量，然后通过无线电遥测线路将测量的数据迅速送给漫游接收机。

随着GPS测绘技术的不断更新，现在很多城市的国土和规划部门都有自已独立的基准站，覆盖城市的范围越来越大，被更多的网络RTK用户所共享，减少上基准站的成本，直接采用一台移动的漫游接收机就可以实现外业数据采集了。

整个GPS载波相位的计算是通过漫游接收机对载波相位模糊度求解。

当正确的载波相位值得到后就可以进行数据的获取。

使用实时动态GPS测量，测量师只需站在感兴趣的点位几秒钟，就能快速、高效地完成测量。

将GPS获得的数据经过数据传输软件，直接传输到计算机中，再转换成可成图的数据格式。

在外业一般还可通过RTK实时的进行测定界桩、放样工程建筑物、及在现场测定点的范围进行面积等几何计算，且方便快捷。

四、一个人可操作的设备
常规的测量方法与GPS野外作业方法主要区别在于，GPS基本上可由一个人操作完成测量任务。

单独一名测量师可以完成涉及地籍测量的所有操作任务。

以下是常规PTK测量方法与网络RTK测量方法就涉及到的每一个处理过程进行的讨论和比较。

包括三方面：
1、确定起始点；
2、导线测量；
3、通常的野外测量方法。

五、确定起始点
通常在测量工程中第一步是确定现有已知点和定出起始点。

大多数规范要求，从以前的测量中选定至少3个精度较好的控制点作为已知点。

当用GPS测量时，确定起始点具有双重目的：
1、有常规测量结果作依据，确定起始点就能够检验现有已知点间的关系和可靠性。

2、它能在GPS参考框架WGS-84坐标系和当地的国家坐标系之间建立重要的联系。

GPS测量很容易比较3个现有的已知点间的坐标差，而不是角度和距离。

这样确定的起始点就分为两步：
1、将WGS-84坐标系转换成当地参考坐标系。

这涉及到多个已知点，由于GPS是一个全3维定位系统，通常要求有4个点。

这第4个点用来做检核点，以便确定根据3个控制点计算的布网是否正确。

2、利用坐标差值来检核起始点。

现在的大多数GPS设备都具有标准功能，能现场进行坐标系间的转换。

测量员从来不需要看WGS-84坐标，他完全能在直角坐标系下工作。

六、导线测量
使用GPS测量的优点是，它具有减少导线测量数量的功能，导线不要求布设成闭合线路。

而采用常规的测量方法，导线要闭合到起始点或以前测量的已知点上。

和常规测量仪器相比，使用GPS测量更加灵活，并且通过采用适当的点检核测量值，GPS测量能在短短的时间里提供高精度的成果。

七、通常的野外测量方法
在野外测量中，使用GPS设备计算很快。

随着观察位置的不同，GPS设备能在快速动态初始化下实时计算出系统坐标并将坐标直接存储在仪器的内存储器中，随时调用。

在较复杂的居民区内可用来做图根控制，配合全站仪联合使用。

测量规范要求检核桩点的位置坐标，这通常是利用许多原有的已知点或最近刚测量过的坐标点，通过双重连测来实现的。

随着GPS测量的进行，接收机可能被迫放弃对卫星的自动跟踪，这就会迫使接收机重新初始化，然后重新观测每一个新的坐标点，作为野外检核。

这些新坐标是从由基准站传送来的初始化的载波相位整周模糊度获得的。

尽管野外检核非常重要，但是大多数常规的计算都是在办公室完成的，根据基础测量图核对各项限定要求来证实或否定已知测量控制点的点位可靠性。

把所有相关的测量坐标装入手提式控制器中可以更有效地使用GPS。

更重要的是，一旦贮存了这些坐标，就可以实时检核和确定原有的已知测量控制点和采用点的可靠性及它们之间的关系。

这些附加信息有助于测量师在野外作出决定，节省时间和费用。

八、结论
当今，GPS全球卫星定位系统正在被越来越多的测量工作中得到应用，其在工程测量中的应用就是一个实例，GPS具有其他测量仪器和测量方法所不能比拟的优点。

GPS应用于工程测量的全过程已逐惭成为一种不可代替的趋势，它将推动测绘行业向更进一步深的层次发展。

参考文献
[1]周忠谟.易杰军.GPS卫星测量原理与应用[M].北京：测绘出版社，1992
[2]罗永权.RTK在市政工程测量中的应用[J].测绘通报2006，（07）。