GPS 技术在建筑工程测量中的应用分析

一、GPS 技术的优缺点

（一）GPS 技术的优点

1. 高精度定位

GPS 技术具备卓越的高精度定位能力，这是其在建筑工程测量领域得以广泛应用的核心优势之一。在理想的环境条件下，其水平定位精度能够达到数米甚至厘米级别。对于建筑工程而言，如此高精度的定位至关重要。在大型建筑物的施工放样过程中，哪怕是微小的误差都可能导致后续施工出现严重偏差，影响建筑物的结构安全和使用功能。例如，在高层建筑的桩基定位中，利用 GPS 技术的高精度定位，可以确保桩基的位置准确无误，使建筑物的基础结构稳固可靠。在桥梁建设中，GPS 技术能够精确测量桥墩的位置和间距，保证桥梁的线形符合设计要求，从而提高桥梁的承载能力和使用寿命。

2. 全球覆盖与全天候作业

GPS 系统具有全球覆盖的特性，无论在地球的哪个角落，只要能够接收到卫星信号，就可以利用 GPS 技术进行定位。这一特性使得 GPS 技术在跨国工程、偏远地区工程等项目中具有独特的优势。在一些偏远的山区、沙漠或海洋工程中，传统的测量方法往往受到地形和环境的限制，难以开展有效的测量工作。而 GPS 技术不受这些因素的制约，能够为这些地区的工程提供准确的定位服务。此外，GPS 技术不受天气和时间的限制，可以在任何天气条件下进行定位，且能够提供连续实时的定位服务。无论是狂风暴雨、烈日炎炎还是寒冷的冬夜，GPS 接收机都能正常工作，为工程测量提供及时的数据支持。

3. 操作简便与自动化程度高

GPS 技术的操作相对简便，对操作人员的专业技能要求相对较低。在观测过程中，测量员的主要任务只是安装并开关仪器、量取仪器高、监控仪器的工作状态和采集环境的气象数据，而其他观测工作，如卫星的捕获、跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。这种高度的自动化程度不仅提高了工作效率，还减少了人为因素对测量结果的影响。例如，在一些大规模的建筑工程测量中，使用 GPS 技术可以快速完成大量的测量任务，大大缩短了测量周期。同时，由于减少了人工操作的环节，降低了因操作失误而导致的测量误差。

4. 提供多种信息

除了提供精确的位置信息外，GPS 技术还能够提供速度、时间、高度等多种信息。在建筑工程测量中，这些额外的信息也具有重要的应用价值。例如，在测量建筑物的沉降情况时，通过 GPS 技术获取的高度信息可以实时监测建筑物的沉降变化，为工程的安全评估提供依据。在运输建筑材料的过程中，利用 GPS 技术获取的速度信息可以合理安排运输车辆的行驶速度，提高运输效率，确保材料按时到达施工现场。

（二）GPS 技术的缺点

1. 信号遮挡问题

在城市峡谷、室内、隧道等环境中，GPS 信号可能会被建筑物、山体等遮挡，导致定位精度下降甚至无法定位。在城市中，高楼大厦林立，卫星信号容易被建筑物阻挡，使得 GPS接收机无法接收到足够的卫星信号，从而影响定位的准确性。在室内环境中，由于墙壁的遮挡，GPS 信号几乎无法穿透，导致室内定位无法实现。在隧道工程中，隧道内的封闭环境会完全屏蔽 GPS 信号，使得在隧道内的测量工作无法依赖 GPS 技术。

2. 多径效应

当卫星信号经过建筑物、水面等反射时，会产生多径信号。这些多径信号与直接到达接收机的信号相互干扰，可能会导致定位误差。在城市的街道上，卫星信号可能会被周围的建筑物多次反射，形成多径信号。接收机在接收到这些信号后，无法准确区分直接信号和反射信号，从而导致定位结果出现偏差。在水域附近的工程测量中，水面反射的卫星信号也会对定位精度产生影响。

3. 依赖卫星

GPS 系统完全依赖卫星，如果卫星出现故障或受到干扰，将影响其正常使用。卫星在太空中运行，可能会受到太空垃圾、太阳风暴等因素的影响，导致卫星出现故障。此外，一些人为的干扰，如电磁干扰等，也可能影响卫星信号的传输。一旦卫星系统出现问题，GPS 技术将无法正常工作，给工程测量带来极大的不便。

二、GPS 的工作原理

GPS 全球卫星定位系统由空间部分、地面控制部分和用户设备部分三部分组成。空间部分由 24 颗工作卫星组成，位于距地表约 20200 公里的上空，均匀分布在 6 个轨道面上，每个轨道面 4 颗卫星，此外还有 4 颗有源备份卫星在轨运行。这些卫星不断地发射自身的星历参数和时间信息。地面控制部分由一个主控站、5 个全球监测站和 3 个地面控制站组成，负责监测卫星的轨道和状态，计算卫星的轨道参数，并将这些参数注入到卫星中。用户设备部分即 GPS 信号接收机，负责接收卫星信号，计算并显示接收机的位置、速度和时间等信息。GPS 定位原理主要基于卫星与接收机之间的信号传播时间测距法。接收机接收到卫星信号后，通过测量信号从卫星传播到接收机所需的时间，并乘以电磁波的传播速度（即光速），从而计算出卫星到接收机的距离。接收机通过同时接收多颗卫星（至少 4 颗）的信号，利用三角定位原理，计算出接收机在地球上的精确位置（经度、纬度和高度）。

三、城市建筑工程测量中GPS 技术的应用

（一）数据的采集和处理

在城市建筑工程测量中，利用GPS 技术进行数据采集和处理时，需遵循严格的操作流程。首先，在数据采集阶段，技术人员需确保 GPS 接收机处于正常工作状态，并选择合适的观测时段。观测时段的选择需根据 GPS 中的预报图表进行合理安排，以提高观测效果。在采集数据时，流动站可以接收来自基准站的数据信息，并能够采集 GPS 观测数据。数据处理过程通常由计算机软件完成，软件可以对采集到的数据进行检验，以保证精确和高品质的测定。例如，在处理数据时，可采用多模态数据融合的方法，除了 GPS 卫星信号外，还可以结合惯性导航、地面测站等传感器提供的数据，进一步提高定位的准确性，减少不同环境和天气条件对测量精度的影响。

（二）控制测量选点

控制测量选点是 GPS 技术在建筑工程测量中的重要环节。观测点选取的好坏直接影响到测绘结果的质量。在选择观测点时，对通视性没有太大的要求，主要是要保证灵活方便。但需注意，为防止电磁波的干扰，要尽量远离微波站、电视台、高压线等地方。遇到 20KV以上的高压输电线，要与其保持至少 50 米的距离，同时要与功率过大的无线发射电源保持200 米以上的距离。此外，测量选点的位置周围应当尽量保证开阔，防止其他建筑结构、设备等对其正常工作带来影响。技术人员可以提前对测量点进行实地考察，周边若有建筑高度角超过 15°，则应该对测量点位置进行挪动来规避干扰，为 GPS 测量的精确度做好前提保障工作。同时，要尽量避开有丰富树林遮蔽的区域，否则容易引发地表终端 GPS 信号接收度弱的情况。

（三）建立工程控制网

在城市建筑工程测量中，建立工程控制网是确保测量精度和工程顺利进行的关键步骤。采用 GPS 布设一般等级的控制网时，在每个测站上的观测时间一般在 1—2 小时，采用快速静态定位的方法，观测时间更短。观测、处理自动化采用 GPS 布设控制网，观测工程和数据处理过程均是高度自动化的。在建立工程控制网时，需根据建筑工程施工现场的具体情况，合理选择控制点的数量和位置。控制网一般选择在 12 点左右，需要 2 个平面控制点和 5 个高程控制点，一般选用 3 台接收机进行观测，以形成边连式的网形设置。通过 GPS 中的预报图表对控制网进行合理的布设，从而选择最佳的观测时段，提高观测的效果，对工程的作业进度能够进行合理的安排。

（四）GPS 技术在建筑施工放样中的运用

在建筑施工放样中，GPS 技术发挥着重要作用。施工单位在按照图纸规划进行开挖和打桩前，可以利用 GPS 技术展开工程测量与定位。相较于传统的全站仪测量，当勘测定位的目标出现位置变化时就需要重新调试设备，GPS 技术则不存在这种问题，整体应用的精度和便捷性都有更好地保障。GPS 技术可以更好地将模板建设、桩基施工等工序环节衔接在一起，对于一些坡度、高程差异较大的地区也有更好地适应能力。在放样过程中，测量人员只需按照相应的指示，将样点的位置依次输入仪器中，然后按照相应的提示进行操作，即可快速准确地完成放样工作，有效减少了施工过程中的麻烦，提高了施工效率。

（五）数据测量记录

在数据测量记录环节，技术人员需严格按照规范进行操作。在安装天线时，要保证天线朝向正北方向，不能出现太大的误差，防止测绘结果受到影响。通过 GPS 接收信号，经过数据处理后，得到所需的三维坐标数据，进而进行测绘。测绘完成后，需要对测绘数据进行记录。记录的方式有两种，一种是自动记录到接收机的存储卡中，在需要使用时，可以随时进行查看；另一种是手动记录，记录人员要保持高度的责任心，保证记录数据的精准性。无论采用哪种记录方式，都要确保数据的完整性和准确性，为后续的数据处理和分析提供可靠依据。

（六）测量数据的处理

测量数据的处理是 GPS 技术在建筑工程测量中的重要环节。在处理数据时，需对所测量的数据进行分析和判断，从而确定数据是否准确无误。对于不符合标准的数据，要及时删除，如果需要的话，需要对数据进行重新测量，保证所有数据的准确性。数据处理通常由专业的工作人员负责，他们会运用数学模型和计算方法，对数据进行误差调整和修改。经过严格检查之后，才能将数据作为最后的参数，为建筑工程提供精准的数据以供分析和处理。例如，在处理高程数据时，由于 GPS 对高程的测量存在一定的局限性，技术人员可以采用差分 GPS等技术进行处理，以提高高程测量的精度。

四、建筑工程测量中GPS 技术的优化改进

针对 GPS 技术在建筑工程测量中存在的问题，可采取以下优化改进措施。在技术层面，可采用跳频进制偏移载波调制（FrequencyHop-BOC，FH-BOC）广义低模糊抗干扰扩频调制方法，其具有较好的阻截能力、较强的抗窄带及多径干扰能力，能够很好地实现对宽频带的高阶扩频，提高系统的整体性能。同时，针对多径干扰问题，采用传统延迟锁环，它可以对相关区域内的视线信号参数进行估计，并对多径干扰进行估计。在设备选择方面，管理人员应选择高效能、高质量的 GPS 设备，并增加其使用寿命，减少更换和维修的频率，从而降低总体成本。对于一些临时性或小型工程项目，可以考虑租赁 GPS 设备，以节省购买和维护的成本。此外，还可将 GPS 技术与北斗、伽利略等其他卫星导航系统融合，提供更精确、更可靠的定位服务。同时，与移动通信技术、物联网技术的结合也将拓展其应用范围。

五、结语

GPS 技术在建筑工程测量中具有显著的优势，如高精度、全天候、操作简便等，能够有效提高测量精度和效率，保障工程质量。然而，该技术也存在一些缺点，如信号遮挡、多径效应、依赖卫星等。在城市建筑工程测量中，GPS 技术在数据采集处理、控制测量选点、建立工程控制网、建筑施工放样、数据测量记录及处理等环节都得到了广泛应用。通过采取优化改进措施，如采用抗干扰技术、合理选择设备、融合多系统等，可以进一步提高 GPS 技术在建筑工程测量中的应用效果。未来，随着技术的不断发展和创新，GPS 技术将在建筑工程测量中发挥更加重要的作用，为建筑工程的发展提供更有力的支持。

参考文献：

[1] 数字测量技术在建筑工程测量中的应用效果分析[J]. 喻智. 北方建筑.2025(02)

[2]  论测绘测量技术在建筑工程施工中的相关应用 [J]. 王浩江 . 全面腐蚀控制 .2025(01)

[3]  无人机测绘技术在建筑工程测量中的应用探析 [J]. 褚会鹃 ; 晁冲 . 中国高新科技 .2025(02)

作者简介：谢巴东1981 年1 月6 日，性别：男，汉，目前职称：工程师，大专，籍贯安徽省蒙城县，评审专业：工程测量