论文部分内容阅读
摘要：变形监测是建筑工程当中常用的技术内容，其能够通过对建筑物的地基沉降情况和建筑位移、倾斜变形程度的监测，了解建筑的状况信息，以便及时采取有效办法，避免建筑安全问题导致灾难性危害的发生。传统的变形监测技术多利用测量设备进行人工监测，其实效性和准确性、精确性不高，且在面临复杂地形条件时，难度较大，无法保证工作的效率和质量。随着GPS定位技术的不断发展，其利用自身的主要优势，实现了变形监测的自动化和精确性，使得建筑工程和大型基础建设的安全性得到极大保障，其未来发展前景巨大。
关键词：GPS；定位技术；变形监测
1 GPS在工程变形监测中的发展现状
工程变形监测中GPS技术的使用在近几年的发展中，已经越来越被重视。目前，GPS技术在工程变形监测应用中观测长度以及测量精确度都有明显的提高。GPS技术在对一些常规的滑坡整体活动变形监测中，通过GPS技术的全方位进行检测，能够更加准确的确定滑坡的整体活动情况，从而掌握滑坡的发育情况以及滑坡变形的程度、变形规律。在进行大型建筑的位移检测中，GPS技术的应用能够更加快速的进行监测，不会过多受到外界影响，同时确保准确度，而且，对于大型建筑进行的各个被测点的三维移动变化能够确保二十四小时不间断监测，快速准确的发现大型建筑物的三维位移规律，从而提高大型建筑物的安全程度，监测的数据对大型建筑物的保养以及修复提供支持。在进行水库大坝的变形监测中，对于地面，盖层以及海上都可以依靠GPS技术很好的完成工作，确保大坝的安全。
在现阶段的工程变形监测中，对于测量方法的精准度，工作时间以及工作的范围要求越来越高，而传统的测量方法已经不适应现阶段的工程变形监测工作。GPS技术在工程变形监测中很好的满足了对于测量方法的需求，在进行的建筑物的变形检测中，工作人员只需将GPS接收机安装在监测站以及基准站，GPS就会进行自动、连续的监测，同时进行定时的数据传输，确保数据传送的技术性，实时检测数据被数据处理中心所接受，自动进行数据检测与分析。GPS技术影响着工程变形监测工作的发展以及之后的工作效率，只有不断提高GPS的使用技术，才能更好的促进工程变形监测的发展。
2在变形监测中应用GPS技术的优势
在变形监测中，GPS技术优势主要如下。
2.1监测效率高
由于GPS定位是由高到低，所以不用考虑通视问题，极大程度地省去了中间传递过渡点，并可以自由地布设变形监测网，有效提高了监测效率。
2.2实现监测系统自动化
因为GPS接收机能够自动完成数据收集工作，并预设重要端口，所以可将GPS变形监测系统建立成为自动化监测系统，从而使得数据采集、处理、传送、分析、报警、入库等一系列工作可以实现自动化运行。这在一-定程度上减少了人工处理的环节，大大减少由于人为因素而造成的误差，从而能有效提升监测数据的准确性。
3 GPS变形监测模式
3.1周期性变形监测
该监测模式的使用频率极高，对测点相对位置进行周期性测量，并对两个测量周期的位置变化情况进行计算从而达到测定变形的目的。通常情况下，采取静态相对定位的方法来取得基线向量，接着通过网平差来控制与分析观测的质量，从而得到监测点准确坐标，最终通过统计检验方法来判定这两个周期测量所得坐标差是不是变形量。
3.2连续性变形监测
该方式是通过固定预期来长期地收集数据，以形成变形数据序列。虽然该方式是重复对测点进行观测，但该方式观测到的数据具有连续、高时间分辨率的特点。其可依据变形体特点，来选用动态相对定位或静态相对定位的数据处理方式来观测变形体。
3.3动态监测
在传统的变形监测中，多数是采用激光干涉仪、加速度计来对建筑结构的振动特性进行测定。但随着建筑高度逐渐上升，其对变形监测工作也有了更大地挑战。GPS定位技术凭借其优秀的软硬件功能成为了动态变形监测的重要手段。尤其是GPS接收机具有极高的采样率，在监测大型结构的动态特性中已获得了卓越的成效，并逐渐得到普及使用。例如，于强风状态中，选用GPS技术测量加拿大Calgary塔结构动态变形.选用GPS来测量深圳地王大厦风力振动特性等。
4 GPS在变形监测中的测量方法
①由于GPS监测对象与要求均各不相同，所以其测量方法可以归纳为三种：静态、快速静态以及动态测量。静态测量法与动态测量法均有着各自的优点与缺点，在实际测量当中应根据具体需求来选择最佳的测量方法。通常情况下，监测网、基准网边长<10km时应选用静态：测量法，设置GPS接收机≥3台，进行同步观测，测量时间控制1～2 h内，每隔10 s进行一-次采样，其水平精度<3 mm，垂直精度小于5 mm；测量监测网，应选用快速静态测量法，设置GPS接收机2台，进行同步观测，时间>5 min且<10 min，每2 s进行一-次采样，其水平精度<5 mm，垂直精度<8 mm；监测桥梁或进行低精度监测时，可选用动态测量法，设GPS接收机置1台，于各个监测点进行流动观测，每1S采样-次，其精度可达1～2 cm。
②GPS变形监测网的设计。首先，保证GPS变形监测满足相关测量规范的要求，并且根据有关规范来划分其等级与精度。其次，应确定GPS变形监测网将选用基准，也就是起算数据与坐标系统。通常情况下，其坐标系统可选用WGS-84坐标系，也可选用国家或是地方独立坐标系。如若起算点，误差大于或等于5 m，则其对基线矢量的影响则将达到10～6m。然而由于受到电磁波传播误差或卫星星历误差的影响，GPS单点定位的误差无法控制在5 m以下，所以，设计GPS监测网基准点，应与监测区临近高精度国家GPS点进行联测。如若没法与高精度国家GPS点进行联测，则应以初始坐标作为基准点，对GPS观测数据进行处理，其坐标系依旧是WGS-84坐标系。
5 结语
变形监測作为建筑行业和基础建设当中的重要技术内容，其对于建筑物安全和国家基础建设、地质安全保障等有着重要意义。随着GPS定位技术在变形监测中的不断应用和普及，变形监测的有效性和准确性将不断提高。然而，从当前的应用状况来看，GPS定位监测系统的专业性仍较强，未能实现大规模普及和运用。为此，国家应加强对该技术的普及化研究，并解决当前面临的技术缺点和不足，才能为GPS变形监测技术的进一步发展和普及提供重要保障。
参考文献：
[1]申小平，曹豪荣，唐钱龙.GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用[J].土工基础，2012（02）.
[2]张雷潭.浅析GPS定位技术在变形监测中的应用[J].内蒙古科技与经济，2010（04）.
（作者单位：江苏省岩土工程勘察设计研究院）
关键词：GPS；定位技术；变形监测
1 GPS在工程变形监测中的发展现状
工程变形监测中GPS技术的使用在近几年的发展中，已经越来越被重视。目前，GPS技术在工程变形监测应用中观测长度以及测量精确度都有明显的提高。GPS技术在对一些常规的滑坡整体活动变形监测中，通过GPS技术的全方位进行检测，能够更加准确的确定滑坡的整体活动情况，从而掌握滑坡的发育情况以及滑坡变形的程度、变形规律。在进行大型建筑的位移检测中，GPS技术的应用能够更加快速的进行监测，不会过多受到外界影响，同时确保准确度，而且，对于大型建筑进行的各个被测点的三维移动变化能够确保二十四小时不间断监测，快速准确的发现大型建筑物的三维位移规律，从而提高大型建筑物的安全程度，监测的数据对大型建筑物的保养以及修复提供支持。在进行水库大坝的变形监测中，对于地面，盖层以及海上都可以依靠GPS技术很好的完成工作，确保大坝的安全。
在现阶段的工程变形监测中，对于测量方法的精准度，工作时间以及工作的范围要求越来越高，而传统的测量方法已经不适应现阶段的工程变形监测工作。GPS技术在工程变形监测中很好的满足了对于测量方法的需求，在进行的建筑物的变形检测中，工作人员只需将GPS接收机安装在监测站以及基准站，GPS就会进行自动、连续的监测，同时进行定时的数据传输，确保数据传送的技术性，实时检测数据被数据处理中心所接受，自动进行数据检测与分析。GPS技术影响着工程变形监测工作的发展以及之后的工作效率，只有不断提高GPS的使用技术，才能更好的促进工程变形监测的发展。
2在变形监测中应用GPS技术的优势
在变形监测中，GPS技术优势主要如下。
2.1监测效率高
由于GPS定位是由高到低，所以不用考虑通视问题，极大程度地省去了中间传递过渡点，并可以自由地布设变形监测网，有效提高了监测效率。
2.2实现监测系统自动化
因为GPS接收机能够自动完成数据收集工作，并预设重要端口，所以可将GPS变形监测系统建立成为自动化监测系统，从而使得数据采集、处理、传送、分析、报警、入库等一系列工作可以实现自动化运行。这在一-定程度上减少了人工处理的环节，大大减少由于人为因素而造成的误差，从而能有效提升监测数据的准确性。
3 GPS变形监测模式
3.1周期性变形监测
该监测模式的使用频率极高，对测点相对位置进行周期性测量，并对两个测量周期的位置变化情况进行计算从而达到测定变形的目的。通常情况下，采取静态相对定位的方法来取得基线向量，接着通过网平差来控制与分析观测的质量，从而得到监测点准确坐标，最终通过统计检验方法来判定这两个周期测量所得坐标差是不是变形量。
3.2连续性变形监测
该方式是通过固定预期来长期地收集数据，以形成变形数据序列。虽然该方式是重复对测点进行观测，但该方式观测到的数据具有连续、高时间分辨率的特点。其可依据变形体特点，来选用动态相对定位或静态相对定位的数据处理方式来观测变形体。
3.3动态监测
在传统的变形监测中，多数是采用激光干涉仪、加速度计来对建筑结构的振动特性进行测定。但随着建筑高度逐渐上升，其对变形监测工作也有了更大地挑战。GPS定位技术凭借其优秀的软硬件功能成为了动态变形监测的重要手段。尤其是GPS接收机具有极高的采样率，在监测大型结构的动态特性中已获得了卓越的成效，并逐渐得到普及使用。例如，于强风状态中，选用GPS技术测量加拿大Calgary塔结构动态变形.选用GPS来测量深圳地王大厦风力振动特性等。
4 GPS在变形监测中的测量方法
①由于GPS监测对象与要求均各不相同，所以其测量方法可以归纳为三种：静态、快速静态以及动态测量。静态测量法与动态测量法均有着各自的优点与缺点，在实际测量当中应根据具体需求来选择最佳的测量方法。通常情况下，监测网、基准网边长<10km时应选用静态：测量法，设置GPS接收机≥3台，进行同步观测，测量时间控制1～2 h内，每隔10 s进行一-次采样，其水平精度<3 mm，垂直精度小于5 mm；测量监测网，应选用快速静态测量法，设置GPS接收机2台，进行同步观测，时间>5 min且<10 min，每2 s进行一-次采样，其水平精度<5 mm，垂直精度<8 mm；监测桥梁或进行低精度监测时，可选用动态测量法，设GPS接收机置1台，于各个监测点进行流动观测，每1S采样-次，其精度可达1～2 cm。
②GPS变形监测网的设计。首先，保证GPS变形监测满足相关测量规范的要求，并且根据有关规范来划分其等级与精度。其次，应确定GPS变形监测网将选用基准，也就是起算数据与坐标系统。通常情况下，其坐标系统可选用WGS-84坐标系，也可选用国家或是地方独立坐标系。如若起算点，误差大于或等于5 m，则其对基线矢量的影响则将达到10～6m。然而由于受到电磁波传播误差或卫星星历误差的影响，GPS单点定位的误差无法控制在5 m以下，所以，设计GPS监测网基准点，应与监测区临近高精度国家GPS点进行联测。如若没法与高精度国家GPS点进行联测，则应以初始坐标作为基准点，对GPS观测数据进行处理，其坐标系依旧是WGS-84坐标系。
5 结语
变形监測作为建筑行业和基础建设当中的重要技术内容，其对于建筑物安全和国家基础建设、地质安全保障等有着重要意义。随着GPS定位技术在变形监测中的不断应用和普及，变形监测的有效性和准确性将不断提高。然而，从当前的应用状况来看，GPS定位监测系统的专业性仍较强，未能实现大规模普及和运用。为此，国家应加强对该技术的普及化研究，并解决当前面临的技术缺点和不足，才能为GPS变形监测技术的进一步发展和普及提供重要保障。
参考文献：
[1]申小平，曹豪荣，唐钱龙.GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用[J].土工基础，2012（02）.
[2]张雷潭.浅析GPS定位技术在变形监测中的应用[J].内蒙古科技与经济，2010（04）.
（作者单位：江苏省岩土工程勘察设计研究院）