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摘 要：经济的高速发展，促使建筑基坑工程日益增多，为合理利用地下空间资源，控制因基坑变形引发的安全事故和利益损失，就必须加强建筑基坑变形监测，而 GPS 技术可快速、准确的获取相关数据，因而在建筑基坑变形监测中广泛应用。文章分析了GPS技术在建筑物变形监测中的优缺点，进而提出未来应该改革发展的方向。
关键词：GPS技术；建筑物；变形监测
目前，建筑物的变形监测在我国已受到高度重视，随着科学技术的进步和对变形监测要求的不断提高，变形监测技术也在不断地发展。GPS作为一种全新的现代空间定位技术，以其精度高、速度快、全天候作业、自动化程度高、测站间无需通视、可同时测定三维坐标等诸多优点，在各领域的应用越来越广泛。
一、建筑物的变形监测的概念及重要性
（一）建筑物的变形监测概念
建筑物的变形监测是指对建筑物及其地基在自身荷重、地质及外力作用下随时间所产生的沉降、倾斜、挠度、裂缝、位移等变形现象进行的测量工作，其主要任务是保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料。
（二）变形监测的重要性
建筑物在施工过程和使用期间，因受到地基的工程地质条件、地基处理方法、建（构）筑物上部结构的荷载等多种主观和客观因素的综合影响，有可能引起地基以及四周地层发生形变，建筑物由于基础形变及其外部荷载与内部应力的共同作用，也要发生形变。这种形变在规定的范围内是可以的，如若超出了一定的限值，就会给建筑物的生产和运营带来安全隐患，严重时还会造成建筑物的幵裂，或使建筑物发生不均勻沉降而导致倾斜，甚至造成建筑物的整体坊塌。因此，为保证工程质量和建筑物安全，研究其变形因素、变形速度和变形规律，对异常变形作出分析和预报，以便及时采取应对措施，在建筑物的设计、施工以及运营管理阶段具有十分重要的意义。
二、应用GPS进行变形监测的优点和不足
（一）GPS变形监测的优点
1.测站间无需保持通视。由于GPS定位时测站间无需保持通视，从而可使变形监测网的布设亘为自由、方便，并可省去不少中间传递过渡点，节省大量费用。
2.全天候观测。GPS测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行正常观测。配备防雷电设施后变形监测系统就能实现全天候观测。这一点对于防汛抗洪、滑坡、泥石流等地质灾害监测等应用领域来讲显得特别重要。
3.易于实现监测的自动化。由于GPS接收机的数据采集工作是自动进行的，而且又为用户预留了必要的接口，故用户可以较为方便地把GPS变形监测系统建成无人值守的自动监测系统，实现从数据采集、传输、处理、分析、报警到入库的全自动化。有必要时，用户可以很方便地从控制中心的办公室中来查看每台GPS接收机的板面信息，也可以在办公室中发布命令来更改数据采样率、时段长度和截止高度角等设置。这对于长期连续运行的监测系统是很重要的，可降低监测成本，提高监测资料的可靠性。
4.可消除或削弱系统误差的影响。在变形监测中我们关心的是在两期变形监测中所求得的变形监测点的坐标之间的差异，而不是变形监测点本身的坐标。两期变形监测中所含的共同的系统误差虽然会分别影响两期的坐标值，但却不会影响所求得的变形量。GPS变形监测网中的起始坐标的误差，数据处理中所用的定位软件本身的不完善以及卫星信号在大气层中的传播误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径误差等）中的公共部分的影响可得以消除或削弱。
5.精度高、效率高。正因为如此，GPS定位技术在变形监测中迅速得到了推广，成为一种新的很有前途的变形监测方法。
（二）不足之处
1.点位选择的自由度较低。为保证GPS测量的正常进行和定位精度，在GPS测量规范中对测站的选择作出了一系列的规定，如测站周围高度角150以上不允许存在成片的障碍物，测站离大型发电机、变压器、高压线及微波信号发射台、转播台等有一定的距离要求。测站周围也不允许有房屋、围墙、广告牌、大面积水域等信号反射物，
以避免多路径误差等。但在变形监测中上述要求往往难以满足，因为监测点的位置通常是由业主单位依据大坝、桥梁、大型厂房等监测物的建筑结构和受力情况而确定的，或由地质人员依据滑坡、断层等地质构造而定的，变动的余地很小。
2.从整体上讲观测条件往往较差。视场往往很狭窄，大量卫星被遮挡，且多路径误差严重。如在大坝上进行变形监测时，由于大坝的一侧为大水库而另一侧则为山地等，自然地理环境和植被等的明显差别往往会导致大坝两侧的大气状况（温度、湿度等）产生明显的差异，从而影响对流层延迟改正的精度。
3.对垂直位移的监测精度仍然存在较大的不足，在很多精密的变形监测中不能满足监测精度的需要。
三、未来改革发展方向
（一）基于 GPS 技术的建筑基坑变形集成监测系统的构建
集成GPS、特殊变形测量、摄影、INSAR 等技术而形成的综合变形监测体系，通过数据处理、管理、查询、变形预测、可视化等诸多模块的构建，可有效克服 GPS 技术在建筑基坑变形监测应用中的局限性，准确、全面掌握建筑沉降、地下水位、基坑支护结构位移、支撑轴力等信息，以此为应对基坑变形提供重要依据。
（二）实现建筑基坑变形监测数据的可视化
此时主要基于 GPS技术，融合三维可视化先进技术，以建筑所在地的地质、沿线地形、周边建筑等信息资料为依据，构建三维地质建筑和地质模型，如此一来，我们不仅可以直观形象的看到受控建筑、时序曲线、监测数据，更可以对基坑开发过程进行动态模拟，以及实时查看基坑变形数据和變形分布，用于科学、安全施工，以免引发不必要的损失和事故。
（三）以 3S 技术为基础的实时在线分析系统的构建
当下的GPS、RS、GIS 三大技术已进入相互融合、相互集成的发展阶段，不仅为建筑基坑变形监测，也为局部地壳变形、滑坡等监测带来了便利。通过该系统，可实现对变形监测数据的及时、自动的分析、处理和评价，利于快速掌握基坑变形现状，并作出切实有效的应对措施。此外基于 GPS 和 Web 的自动反馈和报警系统可根据建筑基坑变形监测区域的具体情况自动生成变形速率、曲线图以及预测图等，并在网上进行发布，从而使管理人员无论身处何地，都可以借助互联网了解建筑物基坑变形情况，以此为后续工作提供便利。
参考文献
[1] 李黎.GPS 技术在变形监测中的应用及发展趋势[J].勘察科学术，2012（20）.
[2] 曲亚男.GPS 定位技术在建筑物变形监测中的应用研究[D].山东大学，2012.
关键词：GPS技术；建筑物；变形监测
目前，建筑物的变形监测在我国已受到高度重视，随着科学技术的进步和对变形监测要求的不断提高，变形监测技术也在不断地发展。GPS作为一种全新的现代空间定位技术，以其精度高、速度快、全天候作业、自动化程度高、测站间无需通视、可同时测定三维坐标等诸多优点，在各领域的应用越来越广泛。
一、建筑物的变形监测的概念及重要性
（一）建筑物的变形监测概念
建筑物的变形监测是指对建筑物及其地基在自身荷重、地质及外力作用下随时间所产生的沉降、倾斜、挠度、裂缝、位移等变形现象进行的测量工作，其主要任务是保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料。
（二）变形监测的重要性
建筑物在施工过程和使用期间，因受到地基的工程地质条件、地基处理方法、建（构）筑物上部结构的荷载等多种主观和客观因素的综合影响，有可能引起地基以及四周地层发生形变，建筑物由于基础形变及其外部荷载与内部应力的共同作用，也要发生形变。这种形变在规定的范围内是可以的，如若超出了一定的限值，就会给建筑物的生产和运营带来安全隐患，严重时还会造成建筑物的幵裂，或使建筑物发生不均勻沉降而导致倾斜，甚至造成建筑物的整体坊塌。因此，为保证工程质量和建筑物安全，研究其变形因素、变形速度和变形规律，对异常变形作出分析和预报，以便及时采取应对措施，在建筑物的设计、施工以及运营管理阶段具有十分重要的意义。
二、应用GPS进行变形监测的优点和不足
（一）GPS变形监测的优点
1.测站间无需保持通视。由于GPS定位时测站间无需保持通视，从而可使变形监测网的布设亘为自由、方便，并可省去不少中间传递过渡点，节省大量费用。
2.全天候观测。GPS测量不受气候条件的限制，在风雪雨雾中仍能进行正常观测。配备防雷电设施后变形监测系统就能实现全天候观测。这一点对于防汛抗洪、滑坡、泥石流等地质灾害监测等应用领域来讲显得特别重要。
3.易于实现监测的自动化。由于GPS接收机的数据采集工作是自动进行的，而且又为用户预留了必要的接口，故用户可以较为方便地把GPS变形监测系统建成无人值守的自动监测系统，实现从数据采集、传输、处理、分析、报警到入库的全自动化。有必要时，用户可以很方便地从控制中心的办公室中来查看每台GPS接收机的板面信息，也可以在办公室中发布命令来更改数据采样率、时段长度和截止高度角等设置。这对于长期连续运行的监测系统是很重要的，可降低监测成本，提高监测资料的可靠性。
4.可消除或削弱系统误差的影响。在变形监测中我们关心的是在两期变形监测中所求得的变形监测点的坐标之间的差异，而不是变形监测点本身的坐标。两期变形监测中所含的共同的系统误差虽然会分别影响两期的坐标值，但却不会影响所求得的变形量。GPS变形监测网中的起始坐标的误差，数据处理中所用的定位软件本身的不完善以及卫星信号在大气层中的传播误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径误差等）中的公共部分的影响可得以消除或削弱。
5.精度高、效率高。正因为如此，GPS定位技术在变形监测中迅速得到了推广，成为一种新的很有前途的变形监测方法。
（二）不足之处
1.点位选择的自由度较低。为保证GPS测量的正常进行和定位精度，在GPS测量规范中对测站的选择作出了一系列的规定，如测站周围高度角150以上不允许存在成片的障碍物，测站离大型发电机、变压器、高压线及微波信号发射台、转播台等有一定的距离要求。测站周围也不允许有房屋、围墙、广告牌、大面积水域等信号反射物，
以避免多路径误差等。但在变形监测中上述要求往往难以满足，因为监测点的位置通常是由业主单位依据大坝、桥梁、大型厂房等监测物的建筑结构和受力情况而确定的，或由地质人员依据滑坡、断层等地质构造而定的，变动的余地很小。
2.从整体上讲观测条件往往较差。视场往往很狭窄，大量卫星被遮挡，且多路径误差严重。如在大坝上进行变形监测时，由于大坝的一侧为大水库而另一侧则为山地等，自然地理环境和植被等的明显差别往往会导致大坝两侧的大气状况（温度、湿度等）产生明显的差异，从而影响对流层延迟改正的精度。
3.对垂直位移的监测精度仍然存在较大的不足，在很多精密的变形监测中不能满足监测精度的需要。
三、未来改革发展方向
（一）基于 GPS 技术的建筑基坑变形集成监测系统的构建
集成GPS、特殊变形测量、摄影、INSAR 等技术而形成的综合变形监测体系，通过数据处理、管理、查询、变形预测、可视化等诸多模块的构建，可有效克服 GPS 技术在建筑基坑变形监测应用中的局限性，准确、全面掌握建筑沉降、地下水位、基坑支护结构位移、支撑轴力等信息，以此为应对基坑变形提供重要依据。
（二）实现建筑基坑变形监测数据的可视化
此时主要基于 GPS技术，融合三维可视化先进技术，以建筑所在地的地质、沿线地形、周边建筑等信息资料为依据，构建三维地质建筑和地质模型，如此一来，我们不仅可以直观形象的看到受控建筑、时序曲线、监测数据，更可以对基坑开发过程进行动态模拟，以及实时查看基坑变形数据和變形分布，用于科学、安全施工，以免引发不必要的损失和事故。
（三）以 3S 技术为基础的实时在线分析系统的构建
当下的GPS、RS、GIS 三大技术已进入相互融合、相互集成的发展阶段，不仅为建筑基坑变形监测，也为局部地壳变形、滑坡等监测带来了便利。通过该系统，可实现对变形监测数据的及时、自动的分析、处理和评价，利于快速掌握基坑变形现状，并作出切实有效的应对措施。此外基于 GPS 和 Web 的自动反馈和报警系统可根据建筑基坑变形监测区域的具体情况自动生成变形速率、曲线图以及预测图等，并在网上进行发布，从而使管理人员无论身处何地，都可以借助互联网了解建筑物基坑变形情况，以此为后续工作提供便利。
参考文献
[1] 李黎.GPS 技术在变形监测中的应用及发展趋势[J].勘察科学术，2012（20）.
[2] 曲亚男.GPS 定位技术在建筑物变形监测中的应用研究[D].山东大学，2012.