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1、贵阳职业技术学院 毕业论文（设计） GPS 技术在建筑工程中的应用 系部 专业工程测量技术 班级工程测量 1 班 姓名 学号 指导老师 完成日期 2016年 03 月 20 日 摘 要 我国经济的迅猛发展，建筑行业规范化进程的加快提高了对企业施工的要 求，具体表现在对工程测量、规划设计等要求有所提高。GPS 测量技术是一种全 新的测量技术，它由 GPS 接收机、数据处理软件和终端设备组成， 通过连接卫星， 地面接收器和用户来捕的所需数据。GPS 技术是工程测量中的新技术，其具有一 定的创新性与进步性，是科技不断发展的产物。随着经济的发展，技术的进步， GPS 测量技术和方法也不断完善， 静态定
2、位方法和快速静态定位方式两种。其中 快速静态定位方式是在静态定位方式基础上发展而来的，主要用于更高要求的测 量定位。我国的科技水平逐年提高，各行各业都在力求创新技术、改进技术，这 些新技术的研发主要是为了解决传统技术处理不了的问题，或者提高员工的工作 效率。GPS 技术应用在建筑工程测量中，可以减少作业的时间，而且可以提高测 量的准确度， 其主要利用卫星进行定位， 不容易受外界因素的干扰， 可以有效的 提高测量数据的精准度，而且也提高了测量结果的可靠性。 关键词 ：GPS 技术；建筑；工程测量；应用 目 录 1 GPS 定位系统的组成和原理 1 2 GPS 测量技术的分析 1 2.1 GPS
3、技术在工程测量中的优缺点 1 2.2 GPS 技术在工程测量中的缺点 1 3 GPS 测量技术的缺点测量技术的特征 2 3.1 观测所需时间少. 2 3.2 操作简洁便利. 2 3.3 测量结果更加准确. 2 4 GPS 技术在建筑工程测量中的应用 2 4.1 确定测量的技术参数. 2 4.2 GPS 观测的选址工作 2 4.3 外业测量的操作. 3 4.4 数据处理 . 3 5 GPS 控制测量质量与精度的提升办法 3 5.1 布网方案 . 3 5.2 选点 . 4 5.3 外业观测 . 4 6 结论 . 4 致谢 5 参考文献： . 5 职业技术学院毕业论文 1 1 GPS 定位系统的组成
4、和原理 GPS 是美国发明的第二代卫星导航系统，包括空间卫星群，地面监控系统， 用户 GPS接收机三部分。卫星分布在6 个不同的轨道面上，有21 颗 GPS工作卫 星和 3 颗备用卫星；地面监控系统在整个系统中占有最重要的地位，包括1 个 主控站 3 个注入站和 5 个监测站，主要分布在美国本土及其军事基地。GPS 接收 机由主机，天线和电源组成，能够获取，追踪和测量GPS 信号。GPS 进行导航定 位的基本原理是距离交会法， 将 GPS 信号接收设备安置在某位置， 不久会收到来 自 3 颗或更多卫星所发出的GPS 信号，再对所有的信号进行数据分析，从而算 出信息接收器与卫星之间的实际距离以及
5、发出信号卫星的具体位置，然后用三维 坐标的形式呈现出来。 2 GPS 测量技术的分析 GPS 定位系统有两种，一种是卫星系统，另一种是地面监控系统。这个系统 测量到的数据可以传输到工程监控站，工作人员对这些数据进行分析整理后，通 过控制卫星发送相关指令。工程的测量人员利用专业的数据处理设备，在通过 GPS 定位系统对信号进行分析与定位，然后计算测量数据， 得出测量的结果。 GPS 系统可以通过距离交会法， 在相同时间对需要测量的位置进行定位分析，对这一 结果得出的数据是通过大量信号分析得到的，准确度比较高。 而且 GPS 技术是利 用地固坐标进行测量的， 这种坐标系统稳定性较高， 可以保证测量
6、数据的传输信 号稳定，还可以提高观察结果的准确性。 2.1 GPS 技术在工程测量中的优点 （1）适用范围广泛。 GPS 技术可用于各行各业，例如土地测量，航空导航，工 程测量。 （2）定位准确。通过先进的观测设备和适当的观测措施，定位精度可保持在1 毫米左右。 （3）程序自动化，智能化。用GPS系统进行测量时，测量员只需完成所需安装 即可，先安置天线，然后接通电源，启动接收设备，之后仪器自动开始工作。 （4）观测没限制。利用GPS系统进行定位和导航不需要考虑天气因素，它完全 不受不良天气的影响， 因此随时都可以工作， 保证了监测的连续性和程序的自动 化。 2.2 GPS 技术在工程测量中的缺
7、点 （1）GPS 技术在某些不宽阔，较为封闭的地区不适用。 职业技术学院毕业论文 2 （2）高大的建筑物会遮挡GPS 信号，破坏观测的连续性和准确性。 （3）监测的投入成本较高，组织复杂，而且不容易达到监测测度要求。 3 GPS 测量技术的缺点测量技术的特征 3.1 观测所需时间少 因为 GPS 运用控制收集整理网布局完成测量，几个观测点同时进行测量， 因 此总体所用的时间比其他观测方式都要少很多，通常 GPS观测的时间会在三十到 四十分钟之间。 3.2 操作简洁便利 整个 GPS 测量的过程中人为操作很少， 大多数的步骤是由相关设备和程序自 动化完成的， 随着技术的进步信号接收器的规格也变得
8、越来越小，操作变得更加 简单。 3.3 测量结果更加准确 GPS 测量系统精度很高， 差不多可以和红外仪测量仪器相媲美，此外，GPS 测 量还有它独特的优越性：测量结果会随着测量距离的增大而更加准确。 4 GPS 技术在建筑工程测量中的应用 4.1 确定测量的技术参数 建筑工程的测量对数据有一定精准度要求，因为这是保证建筑质量的前提， 利用 GPS技术，可以提高建筑设计的质量， 而且利用 GPS 技术可以提高整个建筑 工程的施工质量， 还可以对施工的结果进行测试， 保证建筑施工的每个细节都合 格。建筑工程的测量要求不同， 需要的测量设计有所不同， 想要提高建筑的质量， 必须根据不同的需求对测量
9、设计进行调整。设计网形时， 采用合理的 GPS 接收机 布置， 提高接收网观测效果。 对于观测时间的选择要根据卫星相应时间观测效果， 合理安排观测时间，确定观测的最佳时间段。 4.2 GPS 观测的选址工作 GPS 观测工作的进行效果和观测质量与选点的位置有很大关系。合理科学的 选点可以大大提高GPS 测量工作的质量，根据测量计划合理安排选点位置是非常 必要的。在选点工作上，要选择视野开阔的地方，避免障碍物。在选点附近要保 证原理电磁源， 避免电磁源的干扰。 选点位置要便于安装和保存，提高原点的利 用率。合理的选址对于减少后期测量的投入，整体测量网络的调整都有很大意 义。 职业技术学院毕业论文
10、 3 4.3 外业测量的操作 外业测量是 GPS 建筑工程测量中的重要环节， 外业测量工作进行的质量关系 到最终测量的质量，要指定科学的计划来提高外业测量的效果。通过计算机设备， 对测量地点的周边情况、卫星情况、观测时间、角度等数据进行精确计算，指定 科学合理的测量计划。 全网同步观测需要选择合理的时间，测站的天线朝向和相 应数据要精确控制。 合理安排数据采集的间隔时间， 根据规范要求进行数据采集 工作。在观测中，认真监视检测情况，做好对各个环节的掌握，对于出现观测效 果不足的情况，做好合理的调整，延长观测时间。 4.4 数据处理 对于 GPS 测量工作中的相关数据， 测量人员要做好记录和备份
11、工作，对测量 数据做好复查工作， 以便保证测量数据的安全和准确。在数据测量过程中， 要及 时检查观测数据，保证测量过程中数据的准确性，对相应误差进行处理和核算， 保证观测数据的质量。 GPS 观测技术的不断进步， 整体自动化和智能化水平很高， 人工操作环节较少。 观察速度较快， 观测时间逐步减少， 人员劳动强度和作业时 间也在不断降低。 测量工作人员对于测量工作要提高认识，重视整体测量数据的 准确性保证， 对于相应影响误差的环境因素、人为因素等进行控制。 在点高程的 控制上要提高精度， 保证联测高程点的数量， 控制好点三维坐标， 保证整体测量 的精度。 5 GPS 控制测量质量与精度的提升办法
12、 5.1 布网方案 布设 GPS 网应参考测区交通、 自然状况与任务要求， 着眼当前建设与城市长 远发展、图根点加密及1：500 数字化测图要求，坚持快速度、高精度、省费用 原则。 1、规范要求以 GPS 网等级明确。比如，四等平面GPS控制网以 2km为平均 边长， 1/45 万为相对边长误差限差，则GPS 网布设要以 2km上下为边长，小于 5cm的点位绝对误差，边长的相对精度超过1/45 万。 2、重视已设控制点与充分利用其标石。尤其是利用GPS 网平差校核点与约 束点以及其网内位置和平差精度的关系，如四周均匀分布约束点则可有效控制精 度。 职业技术学院毕业论文 4 3、整体网以点连、边
13、连方式构成，连接之后应利于复测基线、异步环、同 步环的构成，最大限度重复设站， 实现多余观测、增加 GPS 网几何强度与可靠性， 保证整体 GPS 网精度提升。 5.2 选点 GPS 网精度与 GPS 外业观察受选点的影响，选点时要结合规范要求、测区自 然情况、 GPS 网设计规定做。 1、应在方便长期保存、埋设与交流便利位置选点。 2、视野要开阔，且大于15的高度角，无天空障碍物。 3、200m半径内无无线电发射源， 50m半径内无高压电线，避免卫星信号受 到干扰。 4、利用原控制点，点要符合精度规定，且点名称难以改变，对无成果标石 可在该位置选点。 5、考虑便于将来常规加密，点间应通视，或
14、单向通视。 5.3 外业观测 提升 GPS 观测精度，应于外业观测前设计详细观测计划。经微机设置作业期 间、测区经纬度，编制可见性 GPS 卫星预报表、 点位精度因子、 观测最佳时间等。 参考预报以选取最佳观测时间、卫星组， 书写观测计划， 选择接收机的型号与台 数。 1、要在当天最好观测时段实行全网同步观测，并跟踪4 颗卫星， 6PDOP 。 2、天线标志朝向北，于观测前后量取天线高，且应小于3mm 互差， 1mm 为 精确读数。 3、基线长短决定各时段观测时间，若基线20km ，取一个半小时观测时间， 1060s 为数据采集间隔时间，但通常为15s。 4、观测员要在接收机旁，头顶低于天线，
15、查看接受数据状况，如精度因子、 信噪比、卫星数的变化与观测边长度、 点位四周环境等， 根据实际确定观测时间， 若观测质量差，要及时与各站联系，增加观测时间。 5、将当天观测数据保存于微机，保证数据安全，点号、天线高、点名、仪 器高等要准确输入。 6 结论 GPS 测量具有高精度、观测时间短、定位精度高、全天候作业、操作方便与 可提供三维坐标的优点， GPS 技术的优点很多， 而且可以提高测量结果的准确性， 职业技术学院毕业论文 5 其在建筑工程测量中的应用， 可以有效的提高建筑质量， 而且还可以保证工程的 进度。本文分析了 GPS 的优点与特性、讲述了GPS 技术的工作原理，特征，及其 在建筑
16、工程测量中的应用， 利用这些内容可以对其特性进行有效的利用，而且可 以解决传统测量的弊端， 提高测量的工作效率， GPS 技术主要利用卫星进行定位， 不受环境、 气候等因素的影响， 可以提高数据的可靠性与准确度，而且这项技术 贯穿与整个工程的施工过程，可以随时对需要的数据进行定位测量，可以实现 24 小时全天观测，而且测量的时间较短，其操作的步骤大多数都是自动化处理， 这也简化了测量的操作步骤， 节省了人力、 物力，对提高建筑工程的经济效益做 出了一定贡献为我国工程测量带来了许多便利。本文以某市的市政工程为例， 分 析其在工程建设中的应用， 并介绍几点 GPS 测量质量与精度提高方法。 此外，
17、GPS 技术还广泛的应用在地形测图、地籍测量、高速公路等领域，总之，工程测量中 GPS 技术还存在较大的发展空间。 致谢 我要感谢，非常感谢我的导师吴坤老师、和我身边的朋友们。 他们都是为人 随和热情， 治学严谨细心。 吴老师在闲聊中他总是能像朋友一样帮助我，在论文 的写作和措辞等方面他也总会以“专业标准”严格要求我，从选题、定题开始， 一直到最后论文的反复修改、 润色，吴老师始终认真负责地给予我深刻而细致地 指导，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。正是吴老师的无私帮助与热 忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢吴老师、谢谢我的朋友们。 参考文献： 1 郑奎江 .GPS RTK测量
18、技术在公路地形测量中的应用J.建材与装饰， 2013， （12）：210-211. 2 张晖，许延刚 . 全球卫星定位系统 （GPS ）在公路勘测中的应用体会 J.中国 科技博览， 2012，（15）：305-305. 3 鄢海浩 .GPS技术在建筑工程测量中的应用J. 城市建设理论研究（电子 版）， 2013，（12） 4 马琛. 工程测量技术的发展与展望研究J. 科技创新导报， 2009， （8） ：69， 5 成桂静 .GPS在工程测量中的应用 J. 山西建筑， 2009， （1） ：355.357. 6 刘大杰 . 全球定位系统（GPS ） 的原理与数据处理 J. 上海：同济大学出版社。 1996.