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GPS系统在房屋建设测量中的应用

摘要:随着科学技术的快速发展,全球定位系统,即GPS系统,也在不断地发展和成熟。GPS系统具有精度高、性能好等优点,它弥补了常规测量技术对大型、高层建筑进行测量时受到时间、空间上的限制,已广泛应用于我国测绘的各个领域。本文先介绍了GPS系统在房屋建设测量中的基本原理,然后讲解了其在房屋建设测量中的应用,具有一定的参考价值。 
关键词:GPS系统 房屋建设 测量 应用 
  随着科学技术的快速发展,全球定位系统,即GPS系统,也在不断地发展并趋于成熟。GPS系统是新一代紧密卫星导航定位系统,具有精度高、性能好等优点,它弥补了常规测量技术对大型、高层建筑进行测量时受到时间、空间上的限制,已广泛应用于我国测绘的各个领域,如大地测量、精密工程测量和城市测量等。 
  1 GPS系统在房屋建设测量中应用的基本原理 
  GPS系统在房屋建设测量中应用的基础是载波相位测量,能够进行实时差分的全球定位系统测量,它包括三个部分:流动站接收机、基准站接收机以及数据链。其基本原理如下:首先将GPS的接收机安置在已知的级点上,然后让其对所有的可见范围内的卫星进行观测,并将观测后的信息数据以无线电波的形式发回给流动站,而流动站内的GPS接收器可以边接收观测的信息数据信号,边接收级点的数据信号,最后根据相对定位原理计算出流动站的三维空间坐标。 
  2 在房屋建设测量中应用GPS系统的优点 
  2.1 可以提高工作效率 
  在房屋建设测量中应用GPS系统能够提高工作效率,这主要表现在:第一,在一般的房屋测量地形下,该系统可以一次性完成的直径为8km的测量范围,减少了传统测量方法中控制点的数量和测量仪器的搬运量;第二,一个测量工人就可以完成所有的测量任务,放样点停留时间短,劳动强度低;第三,能够减少测量工人在野外测量中的砍伐量,从而避免了由于粗差而产生的返工。 
  2.2 定位精度很高 
  在满足了应用GPS系统的条件后,在直径为8km的测量区域内,GPS系统可以做到厘米级别的平面精度和高程精度,得到的定位信息数据具有很高的安全性和可靠性,甚至还能动态的显示出具有厘米精度的结果。因此,在房屋建设测量中应用GPS系统,可以大大提高定位精度。 
  2.3 降低了工作条件的要求 
  利用GPS系统可以实时得出目标位置的三维空间坐标,彻底地改变了房屋建设中传统测量模式。由于地形限制,常规测量模式不能在山区丘陵等复杂的地形进行作业,而GPS系统却可以有效解决这一问题,其受到气候、通视条件、能见度、季节等的影响不大,可以在不满足光学通视而只保证电磁波通视的条件下进行测量作业。因此,GPS系统广泛应用于地形条件比较复杂的房屋建设测量中。 
  3 房屋建设测量中的GPS系统的应用 
  3.1 GPS系统在房屋建设测量中的布网设计 
  在建网和布网的过程中要根据用途与要求的不同进行布设。GPS系统布网设计主要决定于用户的要求,受经费、人力、时间及接收机型等的影响。GPS系统布网的原则是:(1)由于考虑到某些测量需要加密,因此有必要保证至少一个通视方向,尽管GPS系统对于通视条件基本上没有要求;(2)尽量考虑采用原有城市坐标系统,使其绘图成果有长时间参考价值;(3)多采用闭合图形模式,图形必须由独立观测边构成复合路线或闭合环;(4)GPS网络必须尽量与原有地形保持重合。 
  根据不同用途和需求,GPS网络的图形布置可以采用四种类型:第一,点连式,这种类型一般不单独使用,它指同步相邻的图形之间仅有一个公共连接点,基本不存在非同步图形闭合的条件,几何强度较弱;第二,边连式,同步相邻图形之间有一条公共边,集合强度较高;第三,混连式,即结合采用点连式和边连式,具有两者的优势,可以减少工作量、降低成本,提高网的几何精度,是一种常选的布网方式;第四,网连式,其需要4台以上的接收机,同步相邻的图形之间有三个或以上的公共点,其几何强度和可靠性非常高,成本也高,主要用于高精度测量。 
  3.2 GPS系统的定位测量 
  因为GPS系统对通视条件基本无要求,因此,测量点的选择更加灵活方便和多样性;但必须保证测量点上空开阔,以免GPS卫星接收信号受到干扰。距离越远,GPS测量的优越性也就越强。通常情况下,采用GPS测量时,每个测量点的观测时间为30-40分钟,若采用快速静态定位方法,观测时间会更短。GPS系统测量的自动化程度也很高,仅仅需要测量人员将天线对中整平,打开电源,之后即可开始自动观测;其他观测工作都可由跟踪观测器和卫星等自动完成。 
  3.3 GPS系统在房屋建设测量中的应用 
  首先,GPS系统在房屋建设测量中的技术设计。该设计要依据国家颁发的的工程测量标准规范、GPS系统测量规范以及城市测量规范等相关要求。GPS系统网的基准有方位基准、尺寸基准和位置基准,可以根据不同的用途和需求选择不同的布网方式。可以根据建设需要以及测区情况,选择二级系统当成首级控制网。在观测计划方面,GPS卫星要超过4颗,且均匀分布;可以依据GPS卫星的预报图选择出最佳的观测时段;还可以编排作业调度表。 
  其次,房屋工程中的外业测量。先进行选点,测量站点的距离选择对通视情况没有太大的要求,在图形结构上的选择也比较灵活、方便。但每个点位周围的高角度15度上不能安置障碍物,点位还要远离功率很大的无线电、高压电线发射源,避免电场对信号的影响,以防接收信号受到干扰,尽量选择在交通方便、视野开阔、易于保存、及利于拓展的地方来设置测量位点。再进行观测,采用静态相对定位,根据作业调度表的安排进行观测,采样间隔为10秒,卫星角度为15度,时段长度为45分。同时在三个点上安置三台接收机天线,对中、整平、定向,之后量取天线高,测量气象数据,开机观察;当各项指标达到要求后,按照接收机的提示输入相关的数据,之后接收机将会自动记录。 
  4 结束语 
  GPS系统的优越性能和突出优点赢得了广大测绘者的青睐,从技术层面上讲,GPS技术已趋于成熟。GPS系统的应用在房屋建设测量中具有里程碑意义,它极大地提高了测量效率和效果。利用高精度的GPS数据信息,为用户提供准确、快速的空间地理信息,满足了现代房屋建设工程对测量工作提出的要求。可以预见在未来的一段时间内,GPS技术将会得到更广泛的应用,将会渗透到我国的各个领域和多种学科。 
  参考文献: 
  [1]周晓愚,叶韬. GPS系统的原理及其在房屋建设测量中的应用[J]. 价值工程,2010,09:111. 
  [2]高士波. GPS系统在房屋建设测量中的应用浅析[J]. 黑龙江科技信息,2010,29:18. 
  [3]赵凯. GPS系统在房屋工程控制测量中的应用技术浅析[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊),2011,04:271.

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