周志宇

廣西壯族自治區(qū)地理信息測繪院，中國·廣西 柳州 545006

GPS 技術(shù)；城市工程測量；應(yīng)用

1 引言

GPS 技術(shù)在社會各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中得到廣泛應(yīng)用，是加快社會產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵技術(shù)。城市工程建設(shè)一般具有投資大、周期長等特點(diǎn)，在施工建設(shè)中容易受到多種外界因素的影響，只有做好工程測量工作，才能保障工程建設(shè)中各項(xiàng)參數(shù)的可靠性，增強(qiáng)工程建設(shè)質(zhì)量和效果。GPS 技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，能夠?qū)崿F(xiàn)工程測量的自動化與數(shù)字化，減輕工作人員負(fù)擔(dān)，提升工作效率。GPS 技術(shù)具有較強(qiáng)的專業(yè)性，對技術(shù)水平要求較高，在應(yīng)用中應(yīng)該對各個(gè)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行合理控制，真正發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢[1]。因此，需要加強(qiáng)對城市工程基本特點(diǎn)的深入分析，遵循實(shí)事求是的基本原則，把控GPS技術(shù)切入點(diǎn)，制定針對性技術(shù)應(yīng)用方案，以加快城市化建設(shè)步伐，滿足各領(lǐng)域改革需求。

2 GPS 技術(shù)在城市工程測量中的應(yīng)用優(yōu)勢

首先，在城市工程測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)能夠促進(jìn)測量精度的提升。在傳統(tǒng)測量工作當(dāng)中，主要是采用普通紅外儀，難以保障數(shù)據(jù)的獲取精度，導(dǎo)致工程建設(shè)受到嚴(yán)重影響。而GPS 技術(shù)的應(yīng)用，能夠快速提供精確的三維坐標(biāo)。特別在是長距離、不通視或通視條件差的測量中，都能夠有效發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，為工程需求提供可靠數(shù)據(jù)。其次，運(yùn)用GPS 技術(shù)能夠促進(jìn)測量效率的提升。在傳統(tǒng)工作模式下，數(shù)據(jù)提供過程繁鎖同時(shí)對技術(shù)人員的依賴較大，不僅難以保障測量數(shù)據(jù)的可靠性，而且會對工程建設(shè)效率造成影響。而GPS 技術(shù)則以先進(jìn)的硬件和軟件為基礎(chǔ)，在工作實(shí)踐中應(yīng)用相關(guān)輔助設(shè)備，提升了工程測量的工作效率。在數(shù)據(jù)的記錄與分析中，具有快速處理能力，輔以繪圖軟件應(yīng)可以快速完成工程圖件等。最后，GPS 技術(shù)可以保障工程測量的自動化。在測站點(diǎn)位置設(shè)置接收天線，對其高度進(jìn)行合理調(diào)整后接通電源，能夠保障GPS裝置的自動化運(yùn)行[2]。在數(shù)據(jù)采集自動獲取、自動傳輸、記錄、顯示等高度靈活。

3 GPS 技術(shù)在建筑工程測量中的應(yīng)用

精準(zhǔn)的測量工作是保障建筑施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。在工程建設(shè)中需要做好測量工作，并保障測量數(shù)據(jù)的精確性，以促進(jìn)建筑工程質(zhì)量的提升。運(yùn)用GPS 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對整個(gè)建設(shè)過程的有效指導(dǎo)，科學(xué)化測試施工結(jié)果，確保各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范性與專業(yè)性。在應(yīng)用GPS 技術(shù)時(shí)，應(yīng)該對建筑工程建設(shè)的實(shí)際需求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)符合建筑工程需求工程GPS 控制網(wǎng)。在選定良好的工程控制點(diǎn)點(diǎn)位、建立優(yōu)化的控制網(wǎng)形和選擇有效的觀測時(shí)段等，增強(qiáng)觀測控制網(wǎng)獲取的數(shù)據(jù)質(zhì)量。通過對數(shù)據(jù)的取舍、優(yōu)化、平差計(jì)算方法增強(qiáng)技術(shù)參數(shù)獲取的可靠性。下面對GPS 在建筑工程中的應(yīng)用流程和變形監(jiān)測兩個(gè)方面進(jìn)行分析[3]。

3.1 GPS 在建筑工程中的應(yīng)用流程

首先，在目標(biāo)觀測當(dāng)中，應(yīng)該確保觀測點(diǎn)選擇的合理性，以得到可靠的結(jié)果。運(yùn)用GPS 技術(shù)可以為建筑的測量提供選址參考，應(yīng)該選擇障礙物較少和視野開闊的區(qū)域設(shè)置觀測點(diǎn)，降低電磁輻射的干擾。對原點(diǎn)進(jìn)行合理利用，降低觀測點(diǎn)建設(shè)成本，提升觀測網(wǎng)工作效率的提升。

其次，在建筑工程建設(shè)中，施工放樣也是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，包括了高程建筑施工放樣、上部結(jié)構(gòu)放樣和基礎(chǔ)施工放樣。在建筑施工的初期，應(yīng)該控制基礎(chǔ)施工放樣工作，做好孔樁和平面位置的處理，掌握開挖深度控制、基坑開挖邊線放樣和基礎(chǔ)模板位置放樣的施工要點(diǎn)。GPS 坐標(biāo)放樣通常在地形起伏較大的施工區(qū)域中應(yīng)用，能夠解決全站儀在工程中存在障礙物遮擋、原點(diǎn)保存的問題，極大地提升測量放樣的便捷性與靈活性[4]。

再次，運(yùn)用GPS 技術(shù)開展測量時(shí)應(yīng)該對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)記錄與整理，為后期的計(jì)算決策提供可靠依據(jù)，包括觀測數(shù)據(jù)、測量方法等，并整理成測量手薄、觀測數(shù)據(jù)和其他記錄三類。在觀測記錄當(dāng)中，應(yīng)該明確原始觀測數(shù)據(jù)、觀測值對應(yīng)的GPS 時(shí)間和接收機(jī)初始信息等。在記錄時(shí)應(yīng)該保障及時(shí)性，防止在填寫后出現(xiàn)修改、追記和轉(zhuǎn)抄等行為。

最后，對工程測量中大多需要進(jìn)行GPS 測圖控制網(wǎng)、施工控制網(wǎng)和變形監(jiān)測網(wǎng)。在外業(yè)觀中要對測量數(shù)據(jù)的正確性和完整性進(jìn)行嚴(yán)格檢查，在對C、D、E 級的GPS 控制網(wǎng)中一般使用接收機(jī)配備的商用軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理、平差計(jì)算和轉(zhuǎn)換的過程。然后對數(shù)據(jù)成果進(jìn)行質(zhì)量檢核、精度評定檢驗(yàn)等。在建筑工程數(shù)據(jù)測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)時(shí)，應(yīng)該及時(shí)檢查觀測數(shù)據(jù)，防止在測量中出現(xiàn)較大的數(shù)據(jù)誤差，并在誤差出現(xiàn)后及時(shí)查找原因并進(jìn)行處理、核算，促進(jìn)觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的提升。工程測量過程中應(yīng)該對GPS-RTK 手簿的點(diǎn)屬性、點(diǎn)名、參數(shù)、坐標(biāo)殘差和三維坐標(biāo)等進(jìn)行復(fù)核，保障RTK 數(shù)據(jù)信息的可靠性[5]。

3.2 GPS 在建筑工程變形監(jiān)測中的應(yīng)用

隨著城市發(fā)展進(jìn)一步優(yōu)化，城市建筑物更重視工程質(zhì)量安全，防止人們的生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅。建筑變形監(jiān)測法廣泛應(yīng)用于特殊建筑的地基位移、地基傾斜和地基沉降監(jiān)測中，包括高層建筑和大壩水庫等。在靜態(tài)變形觀測中利用GPS 精密定位技術(shù)建立變形監(jiān)測網(wǎng)，對基準(zhǔn)點(diǎn)和變形觀測點(diǎn)進(jìn)行同期觀測。應(yīng)該在離建筑較遠(yuǎn)的位置設(shè)置GPS 基準(zhǔn)點(diǎn)，在變形區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的GPS 監(jiān)測點(diǎn)，在基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置GPS 信號發(fā)送器，在監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置GPS 信號接收器。并對接收機(jī)的數(shù)據(jù)的計(jì)算、傳輸、處理和分析，其精度高，受外界干擾小特點(diǎn)[6]。實(shí)時(shí)動態(tài)GPS 測量方法主要用于測定各種工程的動態(tài)變形，將一臺GPS 接收機(jī)安置在變形本外穩(wěn)固處作為連續(xù)動行的基站，另外一臺GPS 接收天線安置在變形點(diǎn)上作為流動站進(jìn)行連續(xù)觀測，實(shí)時(shí)全天候地進(jìn)行GPS 信號發(fā)送與接收。這樣具有連續(xù)性、實(shí)時(shí)性、自動化等特點(diǎn)，大大提升工作效率。

4 GPS 技術(shù)在公路工程測量中的應(yīng)用

公路工程是中國市政工程的重點(diǎn)內(nèi)容，尤其是隨著當(dāng)前交通運(yùn)輸行業(yè)的快速發(fā)展，對公路質(zhì)量也提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)與要求，這是加快區(qū)域間經(jīng)濟(jì)交流的關(guān)鍵?，F(xiàn)代公路勘測和傳統(tǒng)公路勘測是公路勘測的兩種主要形式，其測量儀器的精度、靈活度、自動化有所不同，而且測區(qū)范圍大小存在效率的差異，因此應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況選擇合理的測量方式。在市政公路測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)時(shí)，用靜態(tài)GPS 完成道路基本控制網(wǎng)測量，為道路施工提供精準(zhǔn)的施工數(shù)據(jù)。在動態(tài)定位技術(shù)能大地提升工作效率，快速完成帶狀地形圖測繪、縱橫斷面圖，線路初步圖上設(shè)計(jì)在實(shí)地放線和中樁的測設(shè)，還有征地紅線和土地堪測定界等，確保一次性外業(yè)測量完成。在施過程中GPS 技術(shù)對線路復(fù)測、路基邊坡、高程放樣、施工放樣極大地提高了工作進(jìn)度，減輕勞動強(qiáng)度和人力物力，促進(jìn)測量精度與工作效率的提升。在測量實(shí)踐工作當(dāng)中，在基線端點(diǎn)當(dāng)中設(shè)置兩臺及以上接收機(jī)，以工程建設(shè)的精度要求和基線長度為依據(jù)，嚴(yán)格遵循GPS 測量系統(tǒng)的外業(yè)要求，對四顆以上的衛(wèi)星數(shù)時(shí)段進(jìn)行同步觀測，以測量等級為參考確定時(shí)段的長度。對外接電源電纜和天線的連接情況進(jìn)行檢查，確保不存在錯(cuò)誤接線后接通電源啟動接收機(jī)，對接收機(jī)的顯示情況進(jìn)行檢查，防止出現(xiàn)顯示錯(cuò)誤，對測站和時(shí)段控制信息進(jìn)行輸入[7]。接收機(jī)在數(shù)據(jù)的記錄當(dāng)中，應(yīng)該對衛(wèi)星號、衛(wèi)星數(shù)量、實(shí)時(shí)定位結(jié)果、相位測量殘差、存儲介質(zhì)記錄情況等進(jìn)行觀察與分析。在同一個(gè)時(shí)段的觀測過程中，除了故障情況外，不能開展自測試，也不能對衛(wèi)星高度角、天線位置進(jìn)行隨意改動。

另一方面，電力工程也是市政工程的關(guān)鍵組成，對保障城市生產(chǎn)生活用電安全十分重要。尤其是當(dāng)前社會用電量逐年提升，對電力工程的需求量也在增長，只有做好工程測量工作，才能保障電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。施工工程測量、廠站工程測量和送電工程測量，是電力工程測量的主要內(nèi)容。隨著當(dāng)前廠區(qū)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，應(yīng)用的附屬設(shè)施也在增多，包括電廠的取排水系統(tǒng)、鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)、輸變電系統(tǒng)和除灰管線系統(tǒng)等，各個(gè)系統(tǒng)之間存在著密切關(guān)系，應(yīng)該協(xié)調(diào)城市規(guī)劃建設(shè)的特點(diǎn)開展工程測量工作。廠區(qū)控制測量具有較高的內(nèi)部精度要求，應(yīng)該對設(shè)備安裝中的施工放樣測量進(jìn)行合理控制。在完成方格網(wǎng)的設(shè)計(jì)后，明確放樣方格網(wǎng)點(diǎn)位置，防止在對樁位坐標(biāo)位置進(jìn)行調(diào)整時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重偏離。檢查方格網(wǎng)直線度限差時(shí)，應(yīng)該采用GPS 快速靜態(tài)測量技術(shù)結(jié)合全站儀，對GPS 快速靜態(tài)測量角度的差值進(jìn)行比較，對方格網(wǎng)的精度進(jìn)行測定，促進(jìn)工作效率的提升。

5 GPS 技術(shù)在地下管道工程測量中的應(yīng)用

城市地下管道包含的內(nèi)容十分豐富，如排水管道、供水管道、通信管道、電力管道和天然氣管道等，在管道工程測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)，能夠有效獲取管道的實(shí)際情況，加快施工速度。在當(dāng)前現(xiàn)代化城市的建設(shè)當(dāng)中，地下管道已經(jīng)成為重點(diǎn)內(nèi)容，這是保障城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，應(yīng)該做好測量工作，保障工程建設(shè)的質(zhì)量。其中，GPS 遙感傳感器在管道測量中的應(yīng)用效果較好，受到測量工作人員的廣泛歡迎。GPS 技術(shù)取代了傳統(tǒng)的角度測量、經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)測量等方式，不僅能夠提升測量工作效率，而且能夠保障測量精度，通過三維定位明確地下管道真實(shí)情況。GPS 技術(shù)的便攜式發(fā)展是其未來的主要發(fā)展方向，能夠消除測量中的視覺影像，實(shí)現(xiàn)對地下管道網(wǎng)絡(luò)的有效控制。在地下管道測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)時(shí)，還應(yīng)該建立完善的地下管道信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對信息數(shù)據(jù)的整合與分析。

6 結(jié)語

在城市工程測量中應(yīng)用GPS 技術(shù)，能夠有效提升測量的精度和效率，同時(shí)其自動化的特點(diǎn)也減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)，是推動中國城市化進(jìn)程的關(guān)鍵技術(shù)。尤其是在建筑工程測量、市政工程測量和地下管道工程測量當(dāng)中，GPS 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)該根據(jù)不同工程項(xiàng)目的基本特點(diǎn)，對其應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行合理控制，促進(jìn)工程項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益與社會效益的提升。