应用gps监测建筑物变形(沉降)

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1、应用GPS监测建筑物变形(沉降)初探【摘要】传统的测量方法很难实现对高层建筑物变形的精确监测。本文介绍了gps的组成和定位原理，并指出了应用gps在进行建筑物变形监测时的监测网的设计、实施以及误差的消除方法。【关键词】gps形变监测高层建筑沉降abstract:traditionalmethodsofmeasurementisdifficulttoachieveprecisemonitoringofthedeformationofhigh-risebuildings.thisarticledescribesthecompositionandpositioning

2、ofthegpstheory,andpointedoutthatduringthebuildingoftheapplicationofgpsdeformationmonitoring,themonitoringnetworkdesign,implementation,andeliminationoferrors.keywords:gpsdeformationmonitoring,high-risebuildings,settlement.中图分类号：p228.4文献标识码：a文章编号：高层建筑物的沉降是其变形的重要方式之一，对其变形观察来说，如果一味沿用传统的测

3、量方法很难实现较高的精度要求，而且其工作量也很大[1]。gps是一种全新的全球空间定位系统，具有传统观测方法不可比拟的优势，现已逐步在建筑物的沉降变形观测方面得以应用，引起了业内人士的广泛关注。1gps组成概述gps系统由gps卫星、地面分区域的监控单位以及带有gps接收天线的用户端三部分组成，其监测功能就是通过有机整合三方面的功能而得以实现的。1.1空间星座部分gps的工作卫星一共有21颗，另外还包括3颗备用卫星。所有卫星组成了一个可以全将地球表面覆盖的卫星网络，我们通常把这个卫星网络称其为(21+3)gps星座。同时，所以卫星均匀分布在6个近似圆形的轨道平面

4、，与地球赤道成55°夹角，距地表平均高度为20200km，以上的分布其设计目的是确保任何时候在地球的任何位置都能至少看到其中的4颗。1.2地面监控部分地面监控系统的组成包括1个设置在美国本土的主控站，3个分设在大西洋、印度洋和太平洋美国空军基地的注入站，另外的5个监测站除了一个被单独设置在夏威夷，其余均位于各主控与注入站上。1.3用户端部分即为gps信号接收机，其作用主要是跟踪、接收、变换和放大gps卫星所发射的信号，再根据传播时间和解译内容来模拟监测物的三维数据。2gps的定位原理gps的定位原理是以无线电传播理论作为其基础的，在用户端，一旦接收设备收到空间卫

5、星发出的信号，即可计算出信号的延迟时间和卫星的延迟相位。通常把计算出的卫星到接收设备端的距离称做伪距，进一步修正参数做误差处理，就能达到定位的目的。目前gps的定位方法可分为距离定位和双曲线定位。2.1距离定位法现将已明确位置的三颗卫星设定为s1、s2和s3，将接收设备所在的位置设定为p，p点即是未知坐标点。通过无线电传播的理论，可分别计算出s1、s2、s3到接收天线p点的距离，再通过公式则可计算出p点的具体坐标。形象一点来说，若分别s1、s2、s3为圆心，以ps1、ps2、ps3距离为半径做3个圆，此3圆的交汇点即是接收天线p的位置，实际监测中还会涉及到经度、

6、纬度、高度和时间等空间多维方面的因素。2.2双曲线定位法将已明确位置的四颗卫星设定为s1、s2、s3和s4，将接收设备所在的位置设定为p，p点即是未知坐标点。将测量出的p点到两已经卫星的距离设置为d，那么d=︱sip︱x︱sjp︱。(i≠j)，而后则可把si和sj作为焦点并以d作焦距绘制3组空间曲面，p点的空间坐标便可由以上3组曲面的交汇点得出。由于此种定位方法涉及到3个距离差值，所以参与观测的gps卫星数量至少要保证有4个或以上。3gps的变形监测网设计《全球定位系统gps测量规范(规程)》是所有gps运用都必须符合的基本准则，所以将其应用在建筑物的变形监测方

7、面也不例外。此外，建筑物变形监测的误差一般应小于允许变形值的1/20～1/10[2]。gps观测的方式是三维坐标且容易受到各方面因素的干扰，所以，为了使变形监测在可靠性方面得到保障，必须合理设计基准点的位置和数量，测量用固定基准点至少得保证有三个，根据精度的要求，可以增加到三个以上；布置基准点的位置应该尽量避开大功率电台、高压线、高大建筑物、大面积的水域诸如此类的地方，就建筑而言，其埋设点需尽量不受到建筑变形的影响，同时还要保证不妨碍施工和更便于观测。对于监测点，应该选择有代表性的变形敏感部位，使能及时监测出建筑物的变形情况。观测方案对gps变形监测网的精度起决

8、定性作用。其观测方案的确