GPS在城乡规划与建筑测量中的应用研究

GPS在城乡规划与建筑测量中的应用研究

侯佳祺  周晓霞

内蒙古地质工程有限责任公司

内蒙古呼和浩特市010010

摘要：GPS能实现全球、全天候连续测量，还具有强大抗干扰功能。建筑测量时，通常会选择两个控制点同步测量，具有省时省力和精度高等优点。特别是VRS虚拟参考站的诞生，使GPS技术焕发了新的生机，在城乡规划和建筑测量中得到了更广泛应用。

关键词：GPS；城乡规划；建筑测量；应用

GPS在许多领域起着重要作用，随着GPS测量系统的不断发展完善，建筑测量的工作效率和测量精度得到了极大提升。目前我国现代化进程加快，城乡建设获得快速发展，施工前，需对相关建设项目规划，以便为后期施工提供准确有效数据参考，GPS测量系统能更好地完成任务，特别是VRS虚拟参考站的应用，解决了以往无法解决问题，为城乡规划和建筑测量带来新的发展方向。

一、GPS技术与VRS测量技术简述

GPS即全球定位系统，大致分为时间同步和授时、测量测绘、导航定位方向，GPS测量系统使土地测量管理进入新的发展阶段，利用GPS测量技术，能准确采集测量地块相关属性数据、地理坐标数据，分析上传数据，具有明显便利性及优势，能降低测量成本，减轻测量人员压力，并能有效避免人为因素误差，提高测量精度。另外，由于GPS系统是经专业数据软件对数据进行分析处理，所以信息管理更便捷，传输更方便。

在传统测量中，工作人员先要进行现场勘查，利用已知数据选择现场附近的控制点，再基于控制点测量导线，其中城市测量控制点一般为两个。此外，GPS静态观测需4～5人观测至少两个时段，再测量导线，测量工作不仅费时费力，而且易出现误差。在VRS虚拟参考站的出现和发展后，简化了其步骤，测量人员直接观测现场适当位置的控制点。VRS测量包括以下步骤：①选点应考虑当地建设情况及卫星信号情况，为防止遮挡信号需与树木和高层建筑保持一定距离。②测量前量取两次仪器高，仪器误差应小于3mm，并取平均值。测量完后，再次量取仪器高并校核，误差小于3mm。重新整理仪器，改变仪器高后再次测量，两次测量坐标间差值应在2cm内，两个控制点间需采用全站仪测距。比较全站仪测距及VRS控制点测量成果，若精度达到1/10000，则可将VRS测量成果作为控制点应用。

二、GPS技术需克服的测量难题

1、测量难度大。GPS技术作为一种新兴技术技术，在建筑测量领域得到了广泛应用。但因其本身特点与局限性，在建筑测量中存在一些难题。测量难度大，建筑物本身较复杂，包括高度、形状、结构等会影响测量。同时，建筑内部的空间分布复杂多变，如楼层间隔断墙、电梯井、管道等，会影响测量点位置精度，这些因素使建筑物的测量异常困难，需更精确的测量方法。并且建筑周围的环境也会干扰测量，如在高密度城市环境中，信号可能会被各种障碍物遮挡或反射，导致测量不准确。此外，在建筑物周围可能有其它设备或设施，如通信塔和雷达站等，这可能会干扰GPS接收机，降低测量精度。另外，建筑物特殊性也增加了测量难度，如某些建筑物高度超过常规GPS测量范围，或在地下室或地下通道中，需用特殊仪器或方法来获得准确数据。建筑本身的特点和周围环境影响是限制GPS技术在建筑测量中发挥作用的因素，所以为提高测量的准确性及可靠性，要采取一系列措施来克服这些困难。

2、测量设施落后。随着科技发展，GPS技术已成为建筑测量的重要部分，但由于我国建设领域长期缺乏足够资金投入及人才储备，许多地区的测绘设备已过时或无法满足现代化要求。因此，如何解决这些问题已成为目前迫切需解决问题之一。①需认识此问题的存在并采取措施改善。政府应加大对测绘领域的投资，提高仪器设备质量及精度，加强人才培养，培养一批高素质技术人才。此外，还需建立健全监管机制，确保测绘工作标准化及质量，这样才能确保测绘工作得到有效保障及发展。②需注意一些具体问题。如一些地区由于地形地貌等影响，测绘设备难以安装到位，影响了测绘效果，对此，无人机或其它新的测绘工具可用来替代传统地面测绘方法，以获得更好效果。并且还有一些地方由于地理环境差或交通不便等无法实地勘察，此时，可利用遥感技术或虚拟现实技术来代替现场勘查，以便更好地完成测绘任务。简而言之，虽然GPS技术在建筑测量方面具有广阔应用前景，但仍有许多地方有待改进。通过积极解决这些问题，能为建筑测量提供更准确、高效、便捷服务，有助于促进我国测绘行业的发展和进步。

3、需反复测量。GPS技术是一种准确高效技术，但在实际应用中仍存在一些问题，需多次重复测量以确保精度。①由于GPS信号受大气层折射、电磁干扰等因素影响，接收到的数据可能不完全准确，所以为保证数据质量及可靠性，要对数据多次验证及校验。②建筑本身也会影响GPS信号传播及反射。如建筑物高度、形状、材质等会影响信号传输路径及强度，从而影响测量点的位置误差。因此，需对建筑物进行详细勘查及建模，以更好地了解其结构特征，并制定合理的测量方案。此外，要考虑到气象条件变化会对GPS信号产生影响，如雨天会使GPS信号无法正常接收，或云层可能影响信号传播速度及方向。因此，测量时要注意天气状况的变化，必要时应调整测量计划或采取其它措施来提高测量质量。总之，需多次重复测量是使用GPS技术进行建筑测量的重要步骤之一，只有经不断验证及修正，才能获得高质量的数据及可靠结果。

三、规划监督测量

1、规划放线测量过程。规划监督测量应按建设用地规划许可证、建设工程规划许可证和规划管理部门要求进行。放线测量通常包括建筑物定位测量和施工放线测量，其中，建筑物定位测量根据建筑总平面外廓轴线梵点坐标进行放线，规划放线前的主要工作内容包括前期准备、控制测量、角桩条件坐标计算、校核测量等。

2、规划验线测量过程。规划验线测量分为灰线验线测量和正负零验线测量，其中，灰线验线测量是在放线后，基坑开挖前进行。灰线验线基于放线图及建筑施工图，检验拟建建筑物与道路中心线距离，以及建筑物位置与施工图位置是否一致。正负零验线测量是在施工到底层地面设计标高后，检验建筑物外廓轴线位置。

3、竣工验收测量过程。在建筑物主体、小区配套绿化、停车位等完工后验收，内容包括地形图测绘、地下管线测绘、建筑面积和高层测绘。编制竣工报告，竣工地形图除地理要素外，还标注建筑长宽及间距。建筑物到规划路和地界距离，建筑物一层地坪高层，建筑物高度。竣工建筑物楼号、小区出入口、车库入口等。

四、规划放线测量实施过程

规划放线测量，在现场放桩前，应通知建设与设计单位共同接桩，放线时，由建设、设计单位共同确定放线总平面图，作为最终设计结果。①根据放线要素进行逐点放设。②放桩时，同一建筑应一站放设，使同一建筑物内点位精度相同。③桩点与控制点放线距离不超160m。④放桩时，用棱镜配合脚架作业，定桩后，检查投点误差满足2mm要求，再放设下一桩点。⑤一站放线完后归零，一幢或全部楼座放设完后，用全站仪结合钢尺量距复验建筑长宽与间距，复验基于以下要求进行：⑴相邻桩点用钢尺量距，距离过大钢尺不能测量的，用全站仪在某桩点上设站，实测其它桩点距离，并与理论距离比较，超出限差应找出原因，超限桩点重新放设后，再次测距离验证。⑵用钢尺现场丈量相关拟建与已建建筑间距。

五、利用VRS直接进行点位放样

点位放样时，应在空旷场地直接放样，以满足GPS信号要求。在城乡规划测量中，一般用WG$84坐标系，在非WG$84坐标系下作业时，系统转换用室内点校正方法，点校正选择的控制点应覆盖整个测区，点位残差小于2cm。放完界址点后，还需测存，测量两次界址点平面位置，并取平均值。在理论和实地放样坐标比较中，误差需小于5cm。

参考文献：

[1]杨德华.GPS技术在建筑测量中的运用浅议[J].城乡建设理论研究,2016(16):88-89.

[2]张伟.GPS在建筑测量中的应用研究[J].测绘科学,2018,43(03):32-37.