高层建筑施工中GPS测量的应用

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  摘要:GPS技术具有高精度,高效率和对基准点依赖性低的特点。文章分析探讨GPS测量在高层建筑施工中的应用。
  关键词:GPS技术;高层建筑;测量
  1 GPS测量的特点
  GPS测量具有如下特点:
  1.1测量精度高,在小于50km的基线上,其相对定位精度可达1×10,在大于1000km的基线上可达1×10。
  1.2测站间无需通视,GPS测量不需要测站间相互通视,根据需要确定点位。
  1.3观测时间短,进行GPS测量时,静态相对定位每站仅需20min左右,动态相对定位仅需几秒钟。
  1.4仪器操作简便,观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数,接收机即可进行自动观测和记录。
  1.5全天候作业,GPS卫星数目多,且分布均匀,可保证连续进行观测,一般不受天气状况的影响。
  2 GPS在高层建筑测量中的应用
  2.1观测点的选择
  由于GPS测量观测点之间无相互通视要求、而且测量网的图形结构也比较灵活、所以测点的选择工作较比较简便,测点的选择除了满足常规要求外,还应遵循以下原则:(1)避免电磁场信号的干扰。点位应远离大功率无线电发射源,其距离要大于200m;点位也要远离高压输电线,其距离要超过50m。(2)点位附近不应有大面积的水域或电磁波反射,以减少多路径效应的影响。(3)点位应设在目标显著的地方,一些高层建筑物顶层作为观测点比较理想,在视场周围15m以上不应有障碍物或者己建成建筑物GPS系统。(4)点位应选在交通方便的地方,点位所构成的网形应有利于同步观测边,点联结。(5)点位所在地面基础要稳定,易于点的保存,当利用原有点位时,应对其稳定性。
  2.2标志的设定要求
  高层建筑施工GPS网点应埋设具有明显而精准的标志,点的标志应能够保持到高层建筑施工完成且能够被有效地利用,特别是设在施工场区外的点,应保证在施工期间不被破坏。因施工期间,施工场区内施工人员众多,且施工工序往往由不同的施工队伍进行,除了将标志设在不易受施工影響的地方外,还应委托专人保护,每个点位标志设定工作结束后,应按表填写点之记并提交相应资料。
  2.3观测的方式与过程
  2.3.1变形监测
  变形监测主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大,监测环境复杂,监测技术要求高。常规的监测技术是应用水准测量的方法,监测地基的沉降:应用三角测量的方法,监测地基的位移和整体的倾斜。GPS技术在该领域有广泛的应用。比如为了监测大坝或边坡的形变,可在远离大坝或边坡的适当位置,选择若干基准点,同时在形变区选择若干监测点。在基准点和监测点上分别安置GPS接受机,进行连续自动观测,并采用适当的数据传输技术,实时地将监测数据自动地传输到数据处理中心,进行分析、处理和显示。
  2.3.2带RTK的碎部测量与放样
  RTK(RealTimeKinematic)技术,即载波相位差分技术,是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。RTK系统由基准站和移动站组成,将基准站采集的载波相位发送给用户,用户根据基准站的差分信息进行求差解算用户位置坐标。RTK技术操作过程如下:将GPS接收机放在待定的特征点上1、2秒钟,同时输入该特征点的编码即可。把一个小区域内的地形、地物特征点测定后传入计算机,然后形成所要的效果图。
  2.3.3区域差分网下的碎部浏量与放样
  区域性GPS差分系统下的碎部测量与放样,是基于区域GPS差分网进行的。区域差分与RTK单基点载波相位差分的原理相似,不同的是区域差分的基准站往往多于1个,多基准站组成基准网,基准网提供各个基准站的差分信息,用户接收机根据自己的位置确定各基准站差分信息的权,按非等权平差后形成自己的差分改正数,实现差分定位。
  2.4观测记录
  在高层建筑施工GPS观测工作中,所有资料均需妥善记录,记录形式主要可采用观测记录和测量手簿等两种。
  2.5观测数据的评价标准
  在高层建筑施工GPS静态相对定位中,观测数据的评价一般分为四级,即良好、合格、存疑和不合格。
  3结束语
  通过该工程的技术实践,表明GPS技术具有高精度,高效率和对基准点依赖性低的特点,取得了良好的效果,相对于传统建筑施工定位技术,具有如下优点:
  (1)施工测量控制网一次测定到位,无误差的传递和积累,定位精度高。
  (2)数据测定和分析均使用计算机处理,避免了人为误差产生。
  (3)其观测基准点主要用于确定起算点和起算方向,互相不通视,变换观测基准点均不影响观测精度,即使发生一个观测基点破坏的情况,仍可正常建立楼层施工控制网。
  (4)对楼层施工控制网基点的选择约束较少,各点之间可以不相互通视,点数和点位也可以根据实际要求变化,均不影响定位精度,并能准确测定建筑物的日照变形和振动变形。
  以上工程的实施充分体现了GPS测量的优越性,但在工程施工和后续工程的建设中也暴露出了一些问题,主要有:
  (1)大量的工程事例证明,虽然GPS高程测量能够达到一定的精度,但GPS施测的市政工程测量控制点,应进一步用常规仪器进行水准连测,保证高程精度满足市政工程建设的需要。
  (2)GPS测量中所选择的控制点位置的差异直接影响到观测点位的精度。由于GPS测量是通过接收卫星发射的信号经过数据处理而得到点位坐标的,因此任何可能影响信号接收的情况发生时,所测定的点位坐标都可能产生误差。
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