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        GPS技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用分析

        2016-12-31 00:00:00鐘寶
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年22期

        摘 要:隨著在建筑工程中測量技術(shù)的進(jìn)步以及測量標(biāo)準(zhǔn)的提高,GPS技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,并在發(fā)展的過程中不斷提高。文章對GPS技術(shù)的工作原理及其組成以及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了簡要的分析說明,并探討了其在建筑工程測量中的應(yīng)用。

        關(guān)鍵詞:GPS技術(shù);建筑工程;測量;應(yīng)用

        1 概述

        隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展,建筑方面的相關(guān)技術(shù)水平及要求都在不斷提高。因此,用途廣泛、作業(yè)效率高的GPS技術(shù)也逐漸被引入到建筑工程的測量中。這一技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)榻ㄖこ痰臏y量提供精準(zhǔn)度高、大量且全面的相關(guān)數(shù)據(jù),從而使建筑測量的工作效率得到了大幅提高。此外,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷更新進(jìn)步,GPS技術(shù)也在不斷的與時俱進(jìn),發(fā)展出了快速靜態(tài)定位和靜態(tài)定位這兩種高效率的測繪方法,從而使建筑業(yè)的測量技術(shù)得到了大幅度的提高,發(fā)展到了一個新的高度,測量的方法變得更加智能化,測量的結(jié)果也變得更加精準(zhǔn),施工技術(shù)水平和工作效率也得到了提高,在很大程度上確保了施工質(zhì)量。

        2 GPS技術(shù)的基本工作原理及組成

        GPS技術(shù)是全球定位系統(tǒng)的英文簡稱,起源于美國上個世紀(jì)70年代開始研發(fā)的軍方的一個衛(wèi)星導(dǎo)航項(xiàng)目,全面建成是在1994年。最初只是應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,隨著該技術(shù)的民用化發(fā)展趨勢,越來越多的行業(yè)領(lǐng)域也開始采用這一技術(shù)。

        2.1 GPS技術(shù)的基本工作原理

        GPS技術(shù)的基本工作原理是距離交會法。首先,確定好GPS信號接收裝備的位置,很快來自三顆或更多的衛(wèi)星發(fā)散出的GPS信號就會被其感知并接收。然后,衛(wèi)星和信號接收裝置之間的距離以及信號發(fā)出的實(shí)際位置就可以根據(jù)信息接收裝置所接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到。而后再利用距離交會法對當(dāng)前的測量值進(jìn)行分析計(jì)算,并得到信號接收裝置的三維坐標(biāo)。最后利用三維立體的坐標(biāo)進(jìn)行表示。一次完整的測量實(shí)驗(yàn)就完成了。然而在實(shí)際的建筑工程測量中,地面固定的坐標(biāo)系統(tǒng)通常應(yīng)用的更為廣泛。

        2.2 GPS技術(shù)的組成

        2.2.1 空間衛(wèi)星群。GPS衛(wèi)星群一共由24顆衛(wèi)星組成,其中有21顆是工作衛(wèi)星,還有3顆在軌的備用衛(wèi)星。它們以4顆一組為單位進(jìn)行了平均分配,分配于6條不同的平面軌道上1都互成60度,并以12小時為周期進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)工作。這種分配方式使得至少4顆GPS系統(tǒng)中的衛(wèi)星能夠在全球的任何時間任何地點(diǎn)處被觀測到。GPS的空間衛(wèi)星群部分主要是為了觀測需要觀測的目標(biāo),并將觀測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,變成地面監(jiān)控系統(tǒng)或用戶設(shè)備可以接收的各種碼和載波信號,以此來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的控制和定位。

        2.2.2 地面監(jiān)控系統(tǒng)。GPS地面監(jiān)測系統(tǒng)是由1個主控站、3個注入站和5個監(jiān)測站三個部分組成,其在GPS系統(tǒng)中的作用至關(guān)重要。其中,GPS主控制站位于美國科羅拉多州,主要負(fù)責(zé)對地面天線接收的衛(wèi)星信號傳回地面的信息進(jìn)行監(jiān)控和收集,然后根據(jù)收集到的信息來計(jì)算衛(wèi)星星歷等數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星的調(diào)整以及對衛(wèi)星運(yùn)行的控制。

        2.2.3 GPS信號接收機(jī)。GPS信號接收機(jī)也就是GPS的用戶端,由主機(jī)、電源和天線組成,它的作用主要是搜索、追蹤以獲得衛(wèi)星信號。具體表現(xiàn)為:當(dāng)它搜索感知到衛(wèi)星后,會跟蹤衛(wèi)星所發(fā)出的信號,并對其進(jìn)行變換、放大和處理,從而計(jì)算出它自己——GPS信號接收機(jī)的相關(guān)信息,如:經(jīng)度、緯度和高度等。

        3 GPS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

        3.1 操作簡便

        與建筑工程的原始測量相比,采用GPS進(jìn)行測量可以減少很多的人工操作,因?yàn)闇y量以及部分?jǐn)?shù)據(jù)處理工作都可以通過自動化的設(shè)備進(jìn)行,這在很大程度上降低了由于人工操作的有限性帶來的不便。此外,隨著科技的進(jìn)步,GPS技術(shù)在獲得的數(shù)據(jù)質(zhì)量方面也有了很大的進(jìn)步,而且隨著對操作儀器的改進(jìn),測量的操作也變得更加簡單便捷。

        3.2 測量時間短

        GPS技術(shù)采用控制網(wǎng)布局的方式進(jìn)行測量,在測量的過程中,會有幾個觀測點(diǎn)同時進(jìn)行,這在很大程度上縮短了測量時間,尤其是相比于人工測量。而且對測量目標(biāo)的全方位覆蓋,可以減少由于工程建設(shè)在時間上的耽誤造成的不必要的損失。

        3.3 測量不受限制

        由于GPS技術(shù)的特殊工作原理,決定了其在工作時外界的天氣和環(huán)境因素不會對其造成影響。因此,在利用GPS技術(shù)進(jìn)行測量和定位時,測量工作的進(jìn)度和完整性都可以得到保障。同時,GPS技術(shù)在幾何圖形和測點(diǎn)間的通視處理上的方法更加靈活,這對建筑工程測量也十分重要。

        3.4 測量數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度高

        利用GPS技術(shù)測量得到的數(shù)據(jù),其精準(zhǔn)度非常高,甚至可以達(dá)到紅外線測量儀測得的數(shù)據(jù)的高精確度,而且相較于其它測量設(shè)備,其優(yōu)點(diǎn)在于目標(biāo)的距離越遠(yuǎn),其結(jié)果的精準(zhǔn)度就越高。

        3.5 適用范圍廣

        GPS技術(shù)不僅在軍事中普遍應(yīng)用,在各種日?;顒又袘?yīng)用也相當(dāng)廣泛。如汽車導(dǎo)航、手機(jī)地圖等,還可以應(yīng)用于工程測量、航空導(dǎo)航、土地測量等多個行業(yè)及領(lǐng)域。

        4 GPS技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用

        4.1 為建筑的測量提供技術(shù)參數(shù)

        在利用GPS技術(shù)進(jìn)行工程測量時,為了保障GPS測量設(shè)計(jì)網(wǎng)能夠有利于整個工程測量工作,就需要對設(shè)計(jì)的精度進(jìn)行不斷的改進(jìn)提高。這既是因?yàn)樵谶x擇并確定首級控制網(wǎng)的過程中,需要根據(jù)實(shí)際需求以及測邊情況來確保設(shè)計(jì)網(wǎng)點(diǎn)之間的誤差。也是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)網(wǎng)形的過程中,需要通過對GPS接收機(jī)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置以確保設(shè)計(jì)網(wǎng)的工作效率和效果。此外,為了確定最佳的工作時間,要以GPS衛(wèi)星提供的實(shí)際數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析確定。

        4.2 為建筑的測量提供選址參考

        觀測點(diǎn)的選擇對于目標(biāo)觀測的結(jié)果有著重要影響,因此觀測點(diǎn)的選擇要科學(xué)合理從而使觀測的精度得以保障。因此,觀測點(diǎn)應(yīng)盡量布局在障礙物較少、視野較開闊、電磁輻射干擾較小的地區(qū)。此外,要重視對原點(diǎn)的利用效率,在充分利用原點(diǎn)的基礎(chǔ)上,減少對觀測點(diǎn)的建設(shè)投資,從而確保整體觀測網(wǎng)的較高的工作效率。

        4.3 為建筑的外業(yè)提供科學(xué)指導(dǎo)

        外業(yè)的操作是建筑工程測量工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié),最終的工程觀測質(zhì)量在很大程度上是由其決定的。因此,有必要對建筑的外業(yè)工作提供科學(xué)合理的指導(dǎo)與規(guī)劃。而GPS技術(shù)恰好能夠?yàn)槠涮峁┐罅壳揖珳?zhǔn)度高的數(shù)據(jù),如:觀測的最佳時間、觀測的最佳角度以及衛(wèi)星的狀況等數(shù)據(jù),這對觀測工作的有效性起著重要作用。由此可見,GPS技術(shù)的應(yīng)用能夠提高觀測工作對于整個觀測網(wǎng)的了解程度與監(jiān)管力度,并能夠及時調(diào)整觀測過程中的數(shù)據(jù),從而提高整體的觀測水平。

        4.4 為數(shù)據(jù)的處理提供方法

        在實(shí)地進(jìn)行外業(yè)工作所獲得的數(shù)據(jù)并不能直接投入實(shí)際的工程建筑中,需要進(jìn)行科學(xué)的校驗(yàn)與處理,從而為建筑工作的開展提供科學(xué)的依據(jù)。GPS技術(shù)對自身在數(shù)據(jù)的處理與分析方面的能力進(jìn)行了突破性提高,這有利于提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及可靠性。同時,其自身智能化水平的提高,減少了人工處理數(shù)據(jù),精簡了數(shù)據(jù)處理的環(huán)節(jié),也減少了因人工處理帶來的不利影響,從而使數(shù)據(jù)的可靠性得以保障。

        5 結(jié)束語

        雖然GPS技術(shù)有其強(qiáng)大的優(yōu)勢,也存在很多不足,如:受地形影響較大、城市的高樓會影響GPS信號的連續(xù)性與準(zhǔn)確性、成本投入較大等。但是總體來說,它為建筑工程節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力,對建筑工程測量有著重要意義。因此,要充分發(fā)揮GPS技術(shù)的優(yōu)勢,合理避免其不足帶來的影響。

        參考文獻(xiàn)

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