文/葛紹良 中煤新集阜陽(yáng)礦業(yè)有限公司 安徽阜陽(yáng) 236153

1、GPS 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)概述

1.1 GPS 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

高層建筑施工完成后，應(yīng)做好各環(huán)節(jié)的變形監(jiān)測(cè)，避免變形的逐步積累影響工程的整體質(zhì)量。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，常常受到監(jiān)測(cè)對(duì)象的幾何形狀，體積和周?chē)鷮?duì)象的影響，使得高層建筑的變形監(jiān)測(cè)無(wú)法順利進(jìn)行。因此，傳統(tǒng)的監(jiān)控技術(shù)往往要花費(fèi)大量時(shí)間，且監(jiān)控的數(shù)據(jù)不是一定的準(zhǔn)確。自從把GPS 的技術(shù)放在高層建筑變形的監(jiān)測(cè)以來(lái)，它能夠較為好的彌補(bǔ)之前的監(jiān)測(cè)技術(shù)的缺點(diǎn)，能夠一整天對(duì)高層建筑的變形進(jìn)行觀測(cè)。變形監(jiān)測(cè)的質(zhì)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(nèi)。

1.2 GPS 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)原理

在使用GPS 對(duì)竣工后的高層建筑進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，需要先對(duì)GPS 技術(shù)的工作的原理進(jìn)行一定的熟悉，只有這樣，各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)測(cè)工作才能順利進(jìn)行。首先，GPS 技術(shù)可以通過(guò)監(jiān)控站有效地接收數(shù)據(jù)，然后選擇相應(yīng)的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后將分析結(jié)果傳輸?shù)杰浖糠郑ㄟ^(guò)相關(guān)的傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行一定的處理。GPS 技術(shù)收集到的監(jiān)測(cè)信息能夠在一定程度上對(duì)高層建筑的變形深度和變形的大小進(jìn)行反映，從而可以發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)變形的位置和其他詳細(xì)的情況，以此來(lái)讓相關(guān)的工作人員對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和加固，保證之后的工程可以順利的進(jìn)行，使得高層建筑的整體的安全和施工后的質(zhì)量能夠得到非常好的保證。GPS 技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较嚓P(guān)的軟件后，對(duì)信息進(jìn)行一定的處理，并將處理后的數(shù)據(jù)傳到指定的總控制站，從而獲得對(duì)應(yīng)于變形的特定數(shù)據(jù)。

2、GPS 技術(shù)在工程變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

GPS 技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用包括以下步驟：

（1）基準(zhǔn)設(shè)計(jì)。基線設(shè)計(jì)是反映變形監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠且準(zhǔn)確的工作。由于GPS 測(cè)量不需要透視并且工作距離長(zhǎng)，因此可以通過(guò)使用GPS 技術(shù)完全選擇變形區(qū)域之外的參考點(diǎn)，從而確保數(shù)據(jù)的可靠性。

（2）圖形設(shè)計(jì)。根據(jù)監(jiān)控目的，在地圖上選擇點(diǎn)，然后進(jìn)入站點(diǎn)，以確保所選點(diǎn)滿足網(wǎng)絡(luò)布局和現(xiàn)場(chǎng)觀察條件的要求，最后獲得待測(cè)點(diǎn)的近似值。根據(jù)接收者數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)布局的原理，設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)觀察模式。

（3）設(shè)計(jì)觀察期和時(shí)間段。根據(jù)觀測(cè)周期，結(jié)合工程特性和工程變形（如長(zhǎng)時(shí)間緩慢變化，連續(xù)快速變化，急劇變化）分析，以獲得最佳有用的觀測(cè)值，以實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果和監(jiān)測(cè)目的。該時(shí)段可以與衛(wèi)星在天空中的當(dāng)前分布以及衛(wèi)星的健康狀況相結(jié)合，以分析時(shí)段的長(zhǎng)度，白天和黑夜，天氣和其他外部因素，以獲得最佳的觀察時(shí)段。

（4）建立現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)模型。一般而言，相對(duì)的靜態(tài)定位的方法是把在一定時(shí)間段內(nèi)觀測(cè)到的信息（同步）和借助的差值來(lái)獲得變形點(diǎn)之間的坐標(biāo)位置。對(duì)于連續(xù)的工程變形，將獲得此期間各點(diǎn)之間最直接的關(guān)系。

（5）選擇監(jiān)測(cè)面并完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集后，利用建筑物的整體變形模型描述監(jiān)測(cè)面的剛性運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。建筑物的變形信息通過(guò)連續(xù)觀察反映出來(lái)。利用頻譜分析方法獲得建筑物的頻譜特征，以反映實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)特征。

3、GPS 技術(shù)在竣工后高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

GPS 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)包括三種方法：靜態(tài)測(cè)量，快速靜態(tài)測(cè)量和連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)（CORS）。

3.1 靜態(tài)測(cè)量方法

靜態(tài)測(cè)量方法基于GPS 固定監(jiān)視。它具有一定的靜態(tài)特性，不會(huì)移動(dòng)。在進(jìn)行監(jiān)視之前，一定要確保區(qū)域環(huán)境的安全性和設(shè)備的穩(wěn)定性。主要的方法是使用多個(gè)GPS 接收器（取決于建筑結(jié)構(gòu)的大?。⑺鼈兺瑫r(shí)放置在觀察點(diǎn)上，以便在一定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行同步觀察。局域網(wǎng)是通過(guò)邊緣連接的方法形成的，一般使用的是以2h 為節(jié)點(diǎn)的數(shù)字操控系統(tǒng)。對(duì)收集到數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的處理能夠獲得觀測(cè)點(diǎn)的三維的坐標(biāo)，這樣做能夠提高相關(guān)的檢測(cè)點(diǎn)的精度。此過(guò)程在側(cè)面的精度測(cè)量偏差非常的小，可以進(jìn)行一定的忽略。

3.2 快速靜態(tài)測(cè)量法

快速靜態(tài)的測(cè)量方法的主要工作對(duì)象是對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。工作的原理是在參考點(diǎn)安裝兩個(gè)GPS 接收器，這樣做的目的是能夠進(jìn)行連續(xù)的觀察。而另一個(gè)接收器可以在觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行一定的移動(dòng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，采樣過(guò)程保持在2s 以?xún)?nèi)，然后進(jìn)行數(shù)字處理以轉(zhuǎn)換每個(gè)監(jiān)視點(diǎn)的3d 坐標(biāo)和每個(gè)觀測(cè)解的3d 坐標(biāo)精度。 通常的水平的位移為4～5mm，垂直的位移一般在6～7mm。當(dāng)測(cè)量的距離超過(guò)3000m 時(shí)，水平的精度為5mm+1 ×10-6d（D 為基線長(zhǎng)度），垂直的精度為8mm+1×10-6d。

3.3 連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)

連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)可以理解為一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)固定，使得GPS 可以同時(shí)工作的GPS 參考站，它應(yīng)用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，為用戶(hù)提供不同類(lèi)型的GPS 觀測(cè)數(shù)據(jù)。僅使用GPS 接收器從監(jiān)視點(diǎn)收集數(shù)據(jù)，然后將收集的數(shù)據(jù)與CORS 參考站合并以形成GPS 網(wǎng)絡(luò)。

4、GPS 技術(shù)在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用趨勢(shì)

當(dāng)GPS 技術(shù)應(yīng)用于高山，地下，人口稠密地區(qū)和茂密的森林地區(qū)時(shí)，能夠非常好的使用該項(xiàng)技術(shù)。因此，高層建筑變形監(jiān)測(cè)離不開(kāi)當(dāng)前的GPS。如何進(jìn)一步更好的提高GPS 的技術(shù)的精確性，對(duì)現(xiàn)在存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，是GPS 技術(shù)在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中長(zhǎng)時(shí)間使用的前提，也是確定真實(shí)規(guī)模和方向的基本條件。

結(jié)語(yǔ)：

伴隨著建設(shè)項(xiàng)目的發(fā)展的快速，高層建筑的數(shù)量正在以一種非?？斓乃俣仍黾樱虼?，對(duì)高層建筑的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)有著非常重要的意義。由于之前的測(cè)量工具的花費(fèi)較多，精度較低，使得效率也會(huì)非常的低，GPS 技術(shù)在高層建筑變形監(jiān)測(cè)中的特點(diǎn)非常的明顯，監(jiān)測(cè)的精度也會(huì)非常的高，未來(lái)的發(fā)展非常的好。