gps技术在建筑物变形监测中的应用

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1、GPS技术在建筑物变形监测中的应用摘要:城市现代化的加速发展推动着城市建筑物变形监测需求的不断提高，GPS作为一种现代空间定位技术，以其精度高、全天候、自动化和通视条件好等优点在我国各个领域都得到了广泛的应用。文章主要探讨了GPS技术在建筑物变形监测中的应用，结果表明GPS技术在建筑物变形监测中获得了稳定和优良的监测数据，这对保障建筑物的安全具有重要的意义。关键词：GPS技术；变形监测；建筑物；精度1概述随着现代城市建设规模的不断发展，城市里的大型建筑物越来越多，建筑物在施工过程中和使用期间会因受到地基的地质条件、处理方法和建筑物上部结构的荷载等多种因素影响到建筑物地基和四周地层的稳定性而

2、发生形变，如果这种形变超过一定的限值，就会给建筑物的生产和运营带来安全隐忠，严重的话甚至会造成建筑物的整体坍塌。因此，在建筑物施工过程中，以信息化施工技术为依托，通过对施工现场监测来判断、掌握建筑物的变形情况，对其进行预警预防是可行和必不可少的安全措施［1］。但是要对建筑物变形监测进行及时准确的预警预防，就需要采用高精度、高效益和自动化程度高的形变监测系统。GPS的全称是全球定位系统(GlobalPositioningSystem,GPS),它拥有全方位实时三维导航和定位功能的卫星导航与定位系统。GPS技术以其全天候、定位精度高、测量时间短、测站之间无须通视和自动化程度高等特点得到了用户的

3、高度认可，在建筑物监测、桥梁健康监测、大坝安全监测和地壳变形及板块运动等诸多应用领域中，展示出了其不可比拟的优势。文章在分析GPS技术在监测优势的基础上，对GPS技术在建筑物变形监测中的应用进行了探讨，得出了一些较为实用的结论。2GPS技术的监测优势近年来，我国城市工程建设项目数量迅速增加，建筑物尤其是高层、超高层和大跨度等建设难度颇大的工程日益增多，这使得对建筑物的变形监测、场地工程抗震设防等建筑工程安全保障方面的需求大大增加［2-5］。由于建筑物尤其是高层建筑物工程结构有一定的复杂性，而这种复杂性又会给高层建筑物的变形监测带来一定的难度，传统的变形监测技术在这里已经显得比较滞后。因此，

4、积极应用各种高科技技术手段对建筑物进行监测是非常有必要的，而GPS技术是一种新兴的监测手段，可实现远程自动化测量的高精度形变监测技术。这个技术具有精度高、全时域、速度快、站点通视性强、自动化程度高和可同时测定三维坐标等诸多特点，与传统变形监测技术相比，GPS技术更适宜于现代建筑物的变形监测领域。传统监测技术与GPS技术在变形监测领域的对比情况见表1。从表1中可以看出，传统变形监测技术成熟但工作量较大，工作效率低下，继续发展的空间相对较小。而GPS技术将会随着计算机技术、数据通讯技术和空间定位技术的不断进步与相互结合得到更进一步的发展和完善，提升变形监测效率和精度的。因此，GPS技术在建筑物

5、尤其是高层建筑物变形监测中具有传统变形监测技术所无法比拟的优势。3GPS技术在建筑物变形监测中的应用3.1GPS变形监测的基本步骤利用GPS技术对建筑物进行变形监测，其基本步骤是首先设计及优化GPS监测布网形式和GPS基站与监测点的布设情况，确保GPS接收机能正常发挥作用；其次是对GPS观测方法与周期的选择；最后是根据观测方法和观测数据的来源对数据进行处理与分析。其中GPS用于建筑物变形监测的监测模式可分为周期性和连续性两种，连续性监测模式适用于自动化程度高，数据采集周期短的建筑物项目，在一些高层及大型建筑物等工程中，比较适宜选用GPS连续监测模式；周期性监测模式则适用于采用静态相对定位测

6、量的方法。相对建筑物变形监测来说，就是采用GPS技术对建筑物监测点进行相对定位，获取建筑物监测点的监测数据后，进行分析研究并建立相应的动态模型，然后利用GPS监测点的三维位置及三维速率为参数来建立卡尔曼滤波模型，这些模型的成功建立，便于对监测数据进行动态管理及分析预测，大大提高了建筑物的安全系数。3.2GPS数据处理方法的应用GPS产生的数据一般可分为动态数据和静态数据，两者之间的区别在于GPS监测点在工作中处于变化状态还是静止状态，变化状态生成的数据是动态数据，静止状态则是静止数据。GPS数据处理过程可分为基线解算和网平差两个部分。GPS基线解算一般采用Gamit或Bernese软件和I

7、GS精密星历进行解算，网平差则常用PowerADJ软件处理。其基本的处理步骤大概有：提取基线向量，构建基线向量网；进行三维无约束平差计算；约束平差或者联合平差；质量分析与控制。按数据产生的方式来讲，GPS静态数据的处理方式是构建基线向量后分析评价监测数据的精度是否符合要求，符合要求就可提取GPS监测点的坐标信息，之后按需求进行平差解算；GPS动态数据处理方法是利用状态方程和观测方程来描述动态方程及状态观测信息并最优估计状