論文導讀：GPS作為20世紀一項高新技術，它因速度快、全天候、自動化、測站間無需通視、可同時測定點的三維坐標及精度高等優(yōu)點，而獲得了廣泛應用
關鍵詞：GPS建筑變形，監(jiān)控
近年來，伴隨著國民經濟建設的高速發(fā)展，高層建筑在形體和結構上顯得日益復雜，加之施工工藝不斷改進，這就對建筑物的變形監(jiān)測提出了很多新的要求。由于高層建筑物有很多不利的監(jiān)測環(huán)境，而施工工藝的改進又對形變監(jiān)測工作提出了快速、高精度的要求，這些都讓傳統監(jiān)測方法工作時顯得力不從心，所以利用新的技術手段和研究新的監(jiān)測方法尤顯重要。GPS系統由衛(wèi)星星座、接受機和地面控制站三大部分組成。作為20世紀一項高新技術，它因速度快、全天候、自動化、測站間無需通視、可同時測定點的三維坐標及精度高等優(yōu)點，而獲得了廣泛應用。
1 GPS與傳統測定方法的比較
1.1傳統方法測定高層建筑動態(tài)變形的特點
在測定高層建筑變形量時，傳統的測定方法有加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術等。論文寫作，GPS建筑變形。
加速度傳感器法所測得的位移誤差較大。激光鉛直儀法只能提供建筑物局部的、相對的變形信息，測量精度較低，易受氣候、風等因素影響。對較低的建筑物較為適用，對于高大建筑物(高度300 m以上)，精度會受到較大的影響。全站儀法測定的是建筑物的絕對變形信息，可用于各類建筑物，但在惡劣氣候條件(如臺風、大雨等)下，因激光跟蹤目標困難，所以使用受到限制。近景攝影測量技術由于攝影距離不能過遠，大多數的測量部門不具備攝影測量所需的儀器設備，因此，尚不能普及應用。
所以不難看出，加速度傳感器法、激光鉛直儀法、全站儀法、近景攝影測量技術等觀測技術，在精確度、自動化程度等方面，已不能滿足高層建筑的動態(tài)監(jiān)測要求。
1.2 GPS測定高層建筑動態(tài)變形的優(yōu)勢
隨著軍用技術轉民用的限制逐漸降低和高速發(fā)展的硬件和軟件技術，GPS技術的優(yōu)勢已經越來越明顯。
(1)可以全天候觀測。實時動態(tài)(簡稱RTK)測量技術是以載波相位觀測量為根據的實時差分GPS(RTD GPS)測量技術�？赏ㄟ^實時計算定位結果，便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，從而可實時地判定解算結果是否成功。
(2)儀器精度高。GPS相對定位精度在50 km內達； 100～500 km達，1000km以上可達。且獨立布點不會有誤差積累，測量過程自動進行，不會有人為因素造成的錯誤，測量數據穩(wěn)定可靠。
(3)自動化程度高。用GPS接收機進行測量時，僅需一人將天線準確地安置在測站上，量測天線高，接通電源，啟動接收機，儀器即自動開始工作。在結束測量時，只需關閉電源，收起接收機，便完成野外數據采集。
(4)可減少誤差。在變形監(jiān)測中，只要天線在監(jiān)測過程中能保持固定不動，接收機天線的對中誤差、整平誤差、定向誤差、量取天線高的誤差等并不會影響變形監(jiān)測的結果。
(5) 操作方便。儀器體積小，重量輕，容易攜帶搬運，勞動強度小，外業(yè)工作量小。
(6)應用前景廣。GPS技術具有全球、無誤差積累等優(yōu)點。使觀測工作效率大大提高，同時也節(jié)省了大量的人力和物力。
2GPS變形監(jiān)測技術
2.1 GPS變形監(jiān)測模式
GPS用于變形監(jiān)測的作業(yè)模式可概括為周期性和連續(xù)性兩種。當變形體的變形速率相當緩慢，在局部時間域和空間域內可以認為穩(wěn)定不動時，可利用GPS進行周期性變形監(jiān)測，監(jiān)測頻率可為數月、一年或甚至更長時間。連續(xù)性變形監(jiān)測采用固定監(jiān)測儀器進行長時間的數據采集，獲得變形數據系列，此時監(jiān)測數據是連續(xù)的，具有較高的時間分辨率。周期性監(jiān)測模式一般采用靜態(tài)相對定位測量方法。論文寫作，GPS建筑變形。連續(xù)性監(jiān)測模式，適用于對自動化要求高，數據采集周期短的監(jiān)測項目。在數據處理方法上，可選擇靜態(tài)相對定位和動態(tài)相對定位兩種方法。在一些高層建筑物等工程的動態(tài)監(jiān)測中，可運用GPS連續(xù)監(jiān)測模式。論文寫作，GPS建筑變形。該模式實現24小時的連續(xù)觀測，使監(jiān)測、監(jiān)控、決策實現遠距離控制，但該模式要求GPS接受設備必須永久固定在變形點上成本較高。
2.2 GPS在變形監(jiān)測中的測量方法
按監(jiān)測對象及要求不同，GPS在變形監(jiān)測中可選擇靜態(tài)測量法，快速靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法三種。
1)靜態(tài)測量法：靜態(tài)測量法，就是把多于3臺GPS接收機同時安置在觀測點上同步觀測一定時段，一般為1小時至2小時不等，用邊連接方法構網，用后處理軟件解算基線，經平差計算求定觀測點三維坐標。這種方法定位精度高，適用于長邊，測邊相對精度可達。論文寫作，GPS建筑變形。論文寫作，GPS建筑變形。
2)快速靜態(tài)測量法：這種方法尤其適用于對監(jiān)測點的觀測。其工作原理是：把兩臺GPS接收機安置在基準點上固定不動連續(xù)觀測，另1～4臺接收機在監(jiān)測點上移動，每次觀測5～10分鐘(采樣間隔為2秒)，經事后處理，解算出各監(jiān)測點的三維坐標。
3)動態(tài)測量法：該方法又分準動態(tài)測量方法和實時動態(tài)測量法。實時動態(tài)測量方法原理是：在基準站上安置一臺GPS接收機，對所有可見GPS衛(wèi)星進行連續(xù)觀測，并將觀測數據通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給在各監(jiān)測點上移動觀測(1～3秒鐘)的GPS接收機，移動GPS接收機在接收GPS信號的同時，通過無線電接收設備基準的觀測數據，再根據差分定位原理，實時計算出監(jiān)測點三維坐標及精度。
一般基準網應采用靜態(tài)測量方法，當基準網的邊長超過10 km，要考慮基準網的起算點與國際IGS站聯測，基線向量解算時采用精密星歷，保證基線解算的精度。對監(jiān)測點進行測量時，可采用快速靜態(tài)測量法。在橋梁監(jiān)測時，可選擇實時動態(tài)測量，如果距離近，基準點與監(jiān)測點有5顆以上共視GPS衛(wèi)星時，精度可達1～2 cm。
3 GPS測量數據處理
GPS數據處理過程可劃分為基線解算和網平差兩個階段。
GPS基準網的基線解算，應采用GAMIT或Bernese軟件和IGS精密星歷。平差計算應采用PowerADJ科研辦軟件。對高精度GPS的數據處理分為兩個主要方面：一是對GPS原始數據進行處理獲得同步觀測網的基線解；二是對各同步網進行整體平差和分析，獲得GPS網的整體解。這些軟件數據處理的重點都在于同步網的基線處理，而在網平差分析方面，特別是多個子網的系統誤差分析、粗差分析及隨機誤差處理方面，暫無好的處理方法。
4 結語
GPS這種全新的定位手段，在工程實踐中已逐步得到認同。目前，我國正處于經濟發(fā)展的歷史性的發(fā)展時期，各種基礎設施的大量建設，各種新材料、新技術的采用，使建筑工程這一傳統產業(yè)呈現勃勃生機。隨著GPS技術的進一步開發(fā)，特別是有關高層建筑施工領域的應用技術包括基礎理論的研究、實踐方法的探索、信號接受手段的更新、信號處理方法和軟件的開發(fā)等的發(fā)展，再加上若干工程的應用、積累和提高，GPS技術將成為在高層及超高層建筑方面廣泛使用的方法。
參考文獻
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