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摘要：近年来，随着GPS定位技术的推广普及，建筑工程测量的作业方法也发生了很大的变化，作者基于理论及实践经验，介绍了GPS定位技术在建立建筑施工控制网、GPS－RTK施工放样与碎部测量以及变形监测中应用的特点及其优势，并对其在建筑工程测量的局限性，提出一些建议。
关键词：GPS定位；施工控制网；RTK施工放样；变形监测
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
建筑工程測量的主要工作为建立建筑施工控制网、施工场地及其周边地形大比例尺地形图测绘、施工放样以及变形监测等。其特点是工作场所复杂、工作环境随工程进展而多变、干扰因素多。目前在建筑工程领域中，建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，实现“内外业一体化”的要求，是建筑工程测量技术发展的趋势。GPS定位技术是工程测量领域一个新的里程碑，其在工程应用中有着广阔的前景。
应用GPS定位技术进行定位，具有自动化程度高、定位精度高以及全天候观测等优点，因而广泛应用于导航、测绘、自动控制等国民经济的各个方面。对于建筑工程测量行业，GPS定位技术已普遍应用于建立施工控制网、施工放样和各种建筑工程测量等。特别是在具有GPS-Cors系统的城市，在Cors系统的支持下，单台GPS接收要就可以方便地进行图根控制和施工放样，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。
GPS定位技术的广泛应用，出现了各种测量工作都试图采用这一技术的趋势，但是我们也要关注GPS定位技术的局限性，因GPS对于测量工作不是万能的，具有一定的局限，最明显的例子是：它对于像基坑、高支模监测等很多工程测量是无能为力的，只有客观地对待这一技术，才能更有效发挥这一技术的优势，避免GPS定位技术应用的盲目性。
1 GPS定位技术的基本概念
GPS定位原理，类似于传统的后方交会。如果已知空间GPS卫星的位置，并测得卫星到测点的几何距离，就可根据后方交会原理，确定出测点的坐标。GPS主要由空间卫星、地面监控站及用户设备三部分构成。GPS空间卫星由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星。GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS测点的坐标。
2 GPS定位技术在建筑工程测量中的优势
2.1 建立施工控制网
工程施工控制网是建筑工程的基础，其精度与工程质量密切相关。大部分工程施工控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高、使用频繁等特点。
由于城市首级控制点多位于地面，而随着城市建设的飞速发展，这些控制点破坏严重，严重影响了工程测量的进度。常规的例如导线测量劳动强度大，且精度不均匀。采用 GPS技术测量施工控制网，比常规方法适应性更强。网形构造简单，点的疏密和边的长短可灵活选取，即使离已知控制点较远也可以连接。另外，它解决了点位之间无法通视的困难，同时还可以保证外业施测不受天气影响。建立施工控制网，通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到毫米级精度。
2.2 GPS-RTK技术进行施工场地及其周边地形图测绘、施工放样
RTK技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法。传统的全站仪测图，需要仔细布置图根控制点，并要求测站与测点之间能通视，完成测量工作需要至少3 人以上操作。采用 GPS-RTK 技术测图，可以省略布设各级控制点，测图时只需依据一定数量的基准点，便可以快速得到测定地物点、地形点的坐标，并运用数据处理软件就能快速成图。很大程度降低了测量的难度。
采用GPS—RTK 技术进行放样，只需将测量相关参数如放样点坐标、半径、曲线转角等输入GPS-RTK 的手薄即可。放样过程中，手薄屏幕上有指示偏移量和偏移方位的图标，非常方便前后左右移动调整到误差小于设定值。每个点位的测量都是独立的，因此不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。
2.3 GPS变形监测
变形监测，主要包括基础的沉降观测与建筑物本身的变形观测。其特点是：监测环境复杂且工程变形监测通常要达到毫米级或亚毫米级的精度。常规的监测技术是用全站仪采用极坐标（或三角测量）的方法进行位移和倾斜监测。
利用GPS定位技术，可以实现自动监测。经实验结果表明系统自动化程度高、数据可靠、监测精度高。采用GPS监测，系统一般设有至少两个基准点，用系统设置、数据处理等方法来提高监测精度，其平差后测点的平面位置精度可达到0.5mm-1mm。这些数据表明：大型建筑高精度变形监测采用GPS自动监测系统进行各种工程变形监测是可行的。
3 GPS定位技术在建筑工程测量中的局限性
GPS技术以其独特而强大的功能与优点充分显示了它在该领域发展的优越性，以及更大、更广阔的发展空间。但在该领域实际施工过程中和后续工程的建设和监测中也暴露出了一些不足。
3.1施工控制网
GPS测量更适用于视野开阔、障碍物较少的新区建设等，如在道路两旁的树木茂盛，GPS信号就会被树木遮挡而呈现断断续续，很难解算出符合精度要求的基线向量。在这些条件下，采用全站仪就比GPS技术来得方便。
3.2施工放样及碎部测量
应用GPS-RTK的碎部测量及施工放样，能直接测定点的坐标，灵活方便，在较开阔工地具有很强的优势，完全能替代全站仪，但是在建筑物高大、民房密集地区，这些建筑物就会遮挡GPS信号，使得观测值产生周跳，或者虽接收到信号，但一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定，因此所得数据往往误差较大，甚至会发生错误，这样既无效率，又无精度，不能显示出GPS测量的优越性。
3.3变形监测
对于重要精密的建筑物，需要实时掌握其稳定状态，采用GPS进行实时动态监测，是非常有效的。但监测的一次投入成本和长期监测运作成本就相当高。对于中小建筑物的变形监测，水准仪及全站仪容易达到毫米级精度，且操作方便。
4 小结
通过以上论述，我们可以看到，在建筑工程测量领域中，GPS定位技术其独特的优越性和适应性，为工程测量质量提供了有利的保障，具有明显的经济和社会效益。同时也存在一些不足，还有待于进一步研究改善来适应实际测量工作。随着相关技术软件的不断发展改进， GPS定位系统将在城市建筑工程测量中有着更加广阔的应用前景。
关键词：GPS定位；施工控制网；RTK施工放样；变形监测
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：
建筑工程測量的主要工作为建立建筑施工控制网、施工场地及其周边地形大比例尺地形图测绘、施工放样以及变形监测等。其特点是工作场所复杂、工作环境随工程进展而多变、干扰因素多。目前在建筑工程领域中，建立勘测、设计、施工、后期管理一体化的数据链，实现“内外业一体化”的要求，是建筑工程测量技术发展的趋势。GPS定位技术是工程测量领域一个新的里程碑，其在工程应用中有着广阔的前景。
应用GPS定位技术进行定位，具有自动化程度高、定位精度高以及全天候观测等优点，因而广泛应用于导航、测绘、自动控制等国民经济的各个方面。对于建筑工程测量行业，GPS定位技术已普遍应用于建立施工控制网、施工放样和各种建筑工程测量等。特别是在具有GPS-Cors系统的城市，在Cors系统的支持下，单台GPS接收要就可以方便地进行图根控制和施工放样，并能大幅度降低作业人员的劳动强度。
GPS定位技术的广泛应用，出现了各种测量工作都试图采用这一技术的趋势，但是我们也要关注GPS定位技术的局限性，因GPS对于测量工作不是万能的，具有一定的局限，最明显的例子是：它对于像基坑、高支模监测等很多工程测量是无能为力的，只有客观地对待这一技术，才能更有效发挥这一技术的优势，避免GPS定位技术应用的盲目性。
1 GPS定位技术的基本概念
GPS定位原理，类似于传统的后方交会。如果已知空间GPS卫星的位置，并测得卫星到测点的几何距离，就可根据后方交会原理，确定出测点的坐标。GPS主要由空间卫星、地面监控站及用户设备三部分构成。GPS空间卫星由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。导航定位信号中含有卫星的位置信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6颗卫星。GPS地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS测点的坐标。
2 GPS定位技术在建筑工程测量中的优势
2.1 建立施工控制网
工程施工控制网是建筑工程的基础，其精度与工程质量密切相关。大部分工程施工控制网覆盖面积小、点位密度大、精度要求高、使用频繁等特点。
由于城市首级控制点多位于地面，而随着城市建设的飞速发展，这些控制点破坏严重，严重影响了工程测量的进度。常规的例如导线测量劳动强度大，且精度不均匀。采用 GPS技术测量施工控制网，比常规方法适应性更强。网形构造简单，点的疏密和边的长短可灵活选取，即使离已知控制点较远也可以连接。另外，它解决了点位之间无法通视的困难，同时还可以保证外业施测不受天气影响。建立施工控制网，通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到毫米级精度。
2.2 GPS-RTK技术进行施工场地及其周边地形图测绘、施工放样
RTK技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法。传统的全站仪测图，需要仔细布置图根控制点，并要求测站与测点之间能通视，完成测量工作需要至少3 人以上操作。采用 GPS-RTK 技术测图，可以省略布设各级控制点，测图时只需依据一定数量的基准点，便可以快速得到测定地物点、地形点的坐标，并运用数据处理软件就能快速成图。很大程度降低了测量的难度。
采用GPS—RTK 技术进行放样，只需将测量相关参数如放样点坐标、半径、曲线转角等输入GPS-RTK 的手薄即可。放样过程中，手薄屏幕上有指示偏移量和偏移方位的图标，非常方便前后左右移动调整到误差小于设定值。每个点位的测量都是独立的，因此不会产生累积误差，各点放样精度趋于一致。
2.3 GPS变形监测
变形监测，主要包括基础的沉降观测与建筑物本身的变形观测。其特点是：监测环境复杂且工程变形监测通常要达到毫米级或亚毫米级的精度。常规的监测技术是用全站仪采用极坐标（或三角测量）的方法进行位移和倾斜监测。
利用GPS定位技术，可以实现自动监测。经实验结果表明系统自动化程度高、数据可靠、监测精度高。采用GPS监测，系统一般设有至少两个基准点，用系统设置、数据处理等方法来提高监测精度，其平差后测点的平面位置精度可达到0.5mm-1mm。这些数据表明：大型建筑高精度变形监测采用GPS自动监测系统进行各种工程变形监测是可行的。
3 GPS定位技术在建筑工程测量中的局限性
GPS技术以其独特而强大的功能与优点充分显示了它在该领域发展的优越性，以及更大、更广阔的发展空间。但在该领域实际施工过程中和后续工程的建设和监测中也暴露出了一些不足。
3.1施工控制网
GPS测量更适用于视野开阔、障碍物较少的新区建设等，如在道路两旁的树木茂盛，GPS信号就会被树木遮挡而呈现断断续续，很难解算出符合精度要求的基线向量。在这些条件下，采用全站仪就比GPS技术来得方便。
3.2施工放样及碎部测量
应用GPS-RTK的碎部测量及施工放样，能直接测定点的坐标，灵活方便，在较开阔工地具有很强的优势，完全能替代全站仪，但是在建筑物高大、民房密集地区，这些建筑物就会遮挡GPS信号，使得观测值产生周跳，或者虽接收到信号，但一直处于浮动状态，出现假固定或者不能固定，因此所得数据往往误差较大，甚至会发生错误，这样既无效率，又无精度，不能显示出GPS测量的优越性。
3.3变形监测
对于重要精密的建筑物，需要实时掌握其稳定状态，采用GPS进行实时动态监测，是非常有效的。但监测的一次投入成本和长期监测运作成本就相当高。对于中小建筑物的变形监测，水准仪及全站仪容易达到毫米级精度，且操作方便。
4 小结
通过以上论述，我们可以看到，在建筑工程测量领域中，GPS定位技术其独特的优越性和适应性，为工程测量质量提供了有利的保障，具有明显的经济和社会效益。同时也存在一些不足，还有待于进一步研究改善来适应实际测量工作。随着相关技术软件的不断发展改进， GPS定位系统将在城市建筑工程测量中有着更加广阔的应用前景。