基于竣工后高層建筑變形監測中應用GPS技術的作用分析

文/葛紹良 中煤新集阜陽礦業有限公司 安徽阜陽 236153

1、GPS 變形監測技術概述

1.1 GPS 變形監測技術簡介

高層建筑施工完成后，應做好各環節的變形監測，避免變形的逐步積累影響工程的整體質量。在實際的監測過程中，常常受到監測對象的幾何形狀，體積和周圍對象的影響，使得高層建筑的變形監測無法順利進行。因此，傳統的監控技術往往要花費大量時間，且監控的數據不是一定的準確。自從把GPS 的技術放在高層建筑變形的監測以來，它能夠較為好的彌補之前的監測技術的缺點，能夠一整天對高層建筑的變形進行觀測。變形監測的質量能夠得到一定的提升，并且誤差一直處于能夠控制的范圍之內。

1.2 GPS 變形監測技術原理

在使用GPS 對竣工后的高層建筑進行變形監測時，需要先對GPS 技術的工作的原理進行一定的熟悉，只有這樣，各個環節的監測工作才能順利進行。首先，GPS 技術可以通過監控站有效地接收數據，然后選擇相應的方法對數據進行分析，最后將分析結果傳輸到軟件部分，通過相關的傳輸的方式進行一定的處理。GPS 技術收集到的監測信息能夠在一定程度上對高層建筑的變形深度和變形的大小進行反映，從而可以發現出現變形的位置和其他詳細的情況，以此來讓相關的工作人員對其進行修復和加固，保證之后的工程可以順利的進行，使得高層建筑的整體的安全和施工后的質量能夠得到非常好的保證。GPS 技術采集到的數據傳輸到相關的軟件后，對信息進行一定的處理，并將處理后的數據傳到指定的總控制站，從而獲得對應于變形的特定數據。

2、GPS 技術在工程變形監測中的應用

GPS 技術在變形監測中的應用包括以下步驟：

（1）基準設計。基線設計是反映變形監測結果的可靠且準確的工作。由于GPS 測量不需要透視并且工作距離長，因此可以通過使用GPS 技術完全選擇變形區域之外的參考點，從而確保數據的可靠性。

（2）圖形設計。根據監控目的，在地圖上選擇點，然后進入站點，以確保所選點滿足網絡布局和現場觀察條件的要求，最后獲得待測點的近似值。根據接收者數量和網絡布局的原理，設計了網絡觀察模式。

（3）設計觀察期和時間段。根據觀測周期，結合工程特性和工程變形（如長時間緩慢變化，連續快速變化，急劇變化）分析，以獲得最佳有用的觀測值，以實現分析結果和監測目的。該時段可以與衛星在天空中的當前分布以及衛星的健康狀況相結合，以分析時段的長度，白天和黑夜，天氣和其他外部因素，以獲得最佳的觀察時段。

（4）建立現場觀測模型。一般而言，相對的靜態定位的方法是把在一定時間段內觀測到的信息（同步）和借助的差值來獲得變形點之間的坐標位置。對于連續的工程變形，將獲得此期間各點之間最直接的關系。

（5）選擇監測面并完成現場數據采集后，利用建筑物的整體變形模型描述監測面的剛性運動狀態。建筑物的變形信息通過連續觀察反映出來。利用頻譜分析方法獲得建筑物的頻譜特征，以反映實時動態特征。

3、GPS 技術在竣工后高層建筑變形監測中的應用

GPS 變形監測技術包括三種方法：靜態測量，快速靜態測量和連續運行參考系統（CORS）。

3.1 靜態測量方法

靜態測量方法基于GPS 固定監視。它具有一定的靜態特性，不會移動。在進行監視之前，一定要確保區域環境的安全性和設備的穩定性。主要的方法是使用多個GPS 接收器（取決于建筑結構的大小）將它們同時放置在觀察點上，以便在一定時間段內進行同步觀察。局域網是通過邊緣連接的方法形成的，一般使用的是以2h 為節點的數字操控系統。對收集到數據進行相關的處理能夠獲得觀測點的三維的坐標，這樣做能夠提高相關的檢測點的精度。此過程在側面的精度測量偏差非常的小，可以進行一定的忽略。

3.2 快速靜態測量法

快速靜態的測量方法的主要工作對象是對監測點進行觀測。工作的原理是在參考點安裝兩個GPS 接收器，這樣做的目的是能夠進行連續的觀察。而另一個接收器可以在觀測點進行一定的移動，進行數據采樣，采樣過程保持在2s 以內，然后進行數字處理以轉換每個監視點的3d 坐標和每個觀測解的3d 坐標精度。 通常的水平的位移為4～5mm，垂直的位移一般在6～7mm。當測量的距離超過3000m 時，水平的精度為5mm+1 ×10-6d（D 為基線長度），垂直的精度為8mm+1×10-6d。

3.3 連續運行參考站系統

連續運行參考站系統可以理解為一個或多個系統固定，使得GPS 可以同時工作的GPS 參考站，它應用的是計算機網絡，數據通信網絡，為用戶提供不同類型的GPS 觀測數據。僅使用GPS 接收器從監視點收集數據，然后將收集的數據與CORS 參考站合并以形成GPS 網絡。

4、GPS 技術在高層建筑變形監測中的應用趨勢

當GPS 技術應用于高山，地下，人口稠密地區和茂密的森林地區時，能夠非常好的使用該項技術。因此，高層建筑變形監測離不開當前的GPS。如何進一步更好的提高GPS 的技術的精確性，對現在存在的問題進行解決，是GPS 技術在高層建筑變形監測中長時間使用的前提，也是確定真實規模和方向的基本條件。

結語：

伴隨著建設項目的發展的快速，高層建筑的數量正在以一種非常快的速度增加，因此，對高層建筑的變形進行監測有著非常重要的意義。由于之前的測量工具的花費較多，精度較低，使得效率也會非常的低，GPS 技術在高層建筑變形監測中的特點非常的明顯，監測的精度也會非常的高，未來的發展非常的好。