基于竣工后高层建筑变形监测中应用GPS技术的作用分析

文/葛绍良 中煤新集阜阳矿业有限公司 安徽阜阳 236153

1、GPS 变形监测技术概述

1.1 GPS 变形监测技术简介

高层建筑施工完成后，应做好各环节的变形监测，避免变形的逐步积累影响工程的整体质量。在实际的监测过程中，常常受到监测对象的几何形状，体积和周围对象的影响，使得高层建筑的变形监测无法顺利进行。因此，传统的监控技术往往要花费大量时间，且监控的数据不是一定的准确。自从把GPS 的技术放在高层建筑变形的监测以来，它能够较为好的弥补之前的监测技术的缺点，能够一整天对高层建筑的变形进行观测。变形监测的质量能够得到一定的提升，并且误差一直处于能够控制的范围之内。

1.2 GPS 变形监测技术原理

在使用GPS 对竣工后的高层建筑进行变形监测时，需要先对GPS 技术的工作的原理进行一定的熟悉，只有这样，各个环节的监测工作才能顺利进行。首先，GPS 技术可以通过监控站有效地接收数据，然后选择相应的方法对数据进行分析，最后将分析结果传输到软件部分，通过相关的传输的方式进行一定的处理。GPS 技术收集到的监测信息能够在一定程度上对高层建筑的变形深度和变形的大小进行反映，从而可以发现出现变形的位置和其他详细的情况，以此来让相关的工作人员对其进行修复和加固，保证之后的工程可以顺利的进行，使得高层建筑的整体的安全和施工后的质量能够得到非常好的保证。GPS 技术采集到的数据传输到相关的软件后，对信息进行一定的处理，并将处理后的数据传到指定的总控制站，从而获得对应于变形的特定数据。

2、GPS 技术在工程变形监测中的应用

GPS 技术在变形监测中的应用包括以下步骤：

（1）基准设计。基线设计是反映变形监测结果的可靠且准确的工作。由于GPS 测量不需要透视并且工作距离长，因此可以通过使用GPS 技术完全选择变形区域之外的参考点，从而确保数据的可靠性。

（2）图形设计。根据监控目的，在地图上选择点，然后进入站点，以确保所选点满足网络布局和现场观察条件的要求，最后获得待测点的近似值。根据接收者数量和网络布局的原理，设计了网络观察模式。

（3）设计观察期和时间段。根据观测周期，结合工程特性和工程变形（如长时间缓慢变化，连续快速变化，急剧变化）分析，以获得最佳有用的观测值，以实现分析结果和监测目的。该时段可以与卫星在天空中的当前分布以及卫星的健康状况相结合，以分析时段的长度，白天和黑夜，天气和其他外部因素，以获得最佳的观察时段。

（4）建立现场观测模型。一般而言，相对的静态定位的方法是把在一定时间段内观测到的信息（同步）和借助的差值来获得变形点之间的坐标位置。对于连续的工程变形，将获得此期间各点之间最直接的关系。

（5）选择监测面并完成现场数据采集后，利用建筑物的整体变形模型描述监测面的刚性运动状态。建筑物的变形信息通过连续观察反映出来。利用频谱分析方法获得建筑物的频谱特征，以反映实时动态特征。

3、GPS 技术在竣工后高层建筑变形监测中的应用

GPS 变形监测技术包括三种方法：静态测量，快速静态测量和连续运行参考系统（CORS）。

3.1 静态测量方法

静态测量方法基于GPS 固定监视。它具有一定的静态特性，不会移动。在进行监视之前，一定要确保区域环境的安全性和设备的稳定性。主要的方法是使用多个GPS 接收器（取决于建筑结构的大小）将它们同时放置在观察点上，以便在一定时间段内进行同步观察。局域网是通过边缘连接的方法形成的，一般使用的是以2h 为节点的数字操控系统。对收集到数据进行相关的处理能够获得观测点的三维的坐标，这样做能够提高相关的检测点的精度。此过程在侧面的精度测量偏差非常的小，可以进行一定的忽略。

3.2 快速静态测量法

快速静态的测量方法的主要工作对象是对监测点进行观测。工作的原理是在参考点安装两个GPS 接收器，这样做的目的是能够进行连续的观察。而另一个接收器可以在观测点进行一定的移动，进行数据采样，采样过程保持在2s 以内，然后进行数字处理以转换每个监视点的3d 坐标和每个观测解的3d 坐标精度。 通常的水平的位移为4～5mm，垂直的位移一般在6～7mm。当测量的距离超过3000m 时，水平的精度为5mm+1 ×10-6d（D 为基线长度），垂直的精度为8mm+1×10-6d。

3.3 连续运行参考站系统

连续运行参考站系统可以理解为一个或多个系统固定，使得GPS 可以同时工作的GPS 参考站，它应用的是计算机网络，数据通信网络，为用户提供不同类型的GPS 观测数据。仅使用GPS 接收器从监视点收集数据，然后将收集的数据与CORS 参考站合并以形成GPS 网络。

4、GPS 技术在高层建筑变形监测中的应用趋势

当GPS 技术应用于高山，地下，人口稠密地区和茂密的森林地区时，能够非常好的使用该项技术。因此，高层建筑变形监测离不开当前的GPS。如何进一步更好的提高GPS 的技术的精确性，对现在存在的问题进行解决，是GPS 技术在高层建筑变形监测中长时间使用的前提，也是确定真实规模和方向的基本条件。

结语：

伴随着建设项目的发展的快速，高层建筑的数量正在以一种非常快的速度增加，因此，对高层建筑的变形进行监测有着非常重要的意义。由于之前的测量工具的花费较多，精度较低，使得效率也会非常的低，GPS 技术在高层建筑变形监测中的特点非常的明显，监测的精度也会非常的高，未来的发展非常的好。