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摘要：目前，GPS技术已经广泛应用于大地测量、工程测量、控制测量、地籍测量、精密工程测量以及车辆、船舶及飞机导航等方面。尤其是实时动态（GPS-RTK）测量技术的应用，更显示了全球卫星定位系统的强大生命力。本文主要探讨GPS测量技术在高层建筑施工中的应用。
关键词：GPS测量技术；高层建筑施工；定位
GPS测量定位分绝对定位和相对定位。采用单机绝对定位测量是不需要任何测绘控制点，但考虑到差分计算的要求以及将GPS数据与其他调查成果进行GIS数据叠加配准时，需要进行坐标转换，测区内必须有一定数据的测绘控制点。如果测区内已有足够数量的WGS84坐标系下的GPS控制区和国家坐标系控制点，这些点可以完全满足利用GPS测量调查的需要。
1GPS测量技术
1.1差分GPS的概念
差分GPS（DGPS）定位技术是将一台或多台GPS接收机安置在基准站上进行观测，根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时地将这一改正数发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。GPS定位中存在着三部分误差：一是多台接收机公有的误差；二是传播延迟误差；三是接收机固有的误差。采用差分技术可以完全消除第一部分误差，可大部分消除第二部分误差（视基准站至用户的距离）。差分GPS可分为单基准站差分、具有多个基准站的局部区域差分和广域差分3种类型。单基准站差分，顾名思义只有一个基准站提供基准站到卫星的距离改正数；局部区域差分是指有多个差分GPS基准站，组成一个差分GPS网，位于该局部区域中的用户可以根据多个基准站提供的改正信息，经平差后求得自己的改正数，差分GPS按差分数据处理的时效性，又分为实时差分和后差分处理。在土地利用更新调查中，特别是碎步测量中更多地采用实时动态定位测量技术。
1.2实时动态定位测量技术
实时动态（Real Time Kinematics简称RTK）定位测量技术，也称载波相位差分技术。是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该项技术的基本原理是在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续地观测，并将其观测数据通过无线传输设备，实时地发送给用户观测站。在流动站上，GPS接收机在接收卫星信号的同时，通过无线传输接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理，实时地计算并显示流动站的三维坐标及其精度。
2 GPS观测数据处理
GPS数据预处理是对原始观测数据进行编辑、加工与整理、分流出各种专用的信息文件，为进一步的平差计算作准备。从原始记录中，通过解码将各项数据分类整理，剔除无效观测值和信息，形成各种数据文件。观测成果的外业检核是确保外业观测质量，实现预期定位精度的重要环节。所以当观测结束后，必须在测区及时对外业的观、狈0数据质量进行检核和评价，以便及时发现不合格的数据，并根据情况采取淘汰或重测、补测措施。同步观测数据的检核，主要指观测数据的剔除和观测值的残差之差。观测数据预处理完毕之后，根据预处理所获得的标准化数据文件，便可以观测数据的平差计算。以所有独立基线组成闭合图形，以三维基线向量及其相应方差作为观测信息，以一个点的WGS-84系三维坐标作为起算依据，进行GPS网的三维无约束平差。带中央经线较远时，应选取通过测区中心的子午线作为坐标系的中央子午线。
3GPS测量技术在高层建筑施工中的应用
3.1 工程概况
某大厦总建筑面积479830m，其中塔楼建筑面积280000m2，地下四层，地上 168层，高达705m（暂定），建成后将成为世界第一高楼。该工程集住宅、商务、酒店、观光、娱乐、购物和休闲于一体。为了提高建筑各楼层的观光效果和结构抗侧向荷载的能力，建筑平面呈Y形。B2-F156采用钢筋混凝土束筒结构体系（与美国西尔斯大厦相似，希尔斯大厦采用的是钢结构束筒结构体系），F157以上则采用钢结构桁架简体结构体系。钢筋混凝土束简结构体系随建筑高度逐步呈螺旋式收分，以提高建筑的抗风性能。
3.2 测量难点
大厦施工测量面临许多技术难题：一是塔楼结构超高、体形纤细，施工过程变形显著。结构分析表明，温度每变化10℃，塔楼混凝土顶部将每隔6h偏移高达150mm，即该楼层每小时将发生25mm的偏移，因此造成测量控制网的稳定性差。二是塔楼空间位置受环境影响的变化规律非常复杂。塔吊、风和日照等都会引起结构变形，使得塔楼产生比较严重的倾斜和晃动。由于塔楼受环境影响的变化规律非常复杂，理论分析难以准确把握。三是施工测量工作巨大。为加快施工速度，迪拜大厦结构分核心筒、三个翼缘四条流水线，采用液压自动爬升模板系统施工，模板系统施工需要设置240个参照点。采用内控法进行垂准测量的传统测量方法既不实用也不安全。因此，有必要开发出一套测量系统，能有效地提供大量的参照点并能在建筑偏移的时候使用，即测量系统能够有效消除环境对施工测量精度的影响。
3.3 测量方法
大厦周边场地开阔，视线良好，因此在20层以下 ，采用了外控法进行平面控制网的垂直传递。后随着楼层的升高，塔楼受到诸多因素影响而产生的偏移越来越显著，将严重影响施工测量精度。同时楼层超过20层以后 ，模板系统的上层平台的阻隔使得看清现场的外界参照点变得越来越困难，通视条件的恶化使得外控法的使用效果越来越差。为此工程技术人员探索采用了GPS定位与高精度仪器测斜相结合确定施工控制点的精确空间位置，为施工提供统一的测量放样基准。其原理为，首先运用GPS确定测量控制点的空间位置，同时利用测斜仪确定塔楼变形情况，然后根据测斜仪反映的结构变形情况修正控制点的GPS测量结果，最终得到测量控制点的基准空间坐标，用于施工放样。
结论
随着社会的发展和科技的进步，高层建筑已越来越多的出现在我们的生活当中，而常规的测量方法对于高层建筑已经很难满足规范要求，如何在温差、日照、风载等外界环境因素影响下迅速、准确地完成平面轴线控制、高程传递，已成为影响超高层建筑施工的首要因素。GPS测量技术由于其特殊的优点，在高层建筑的测量中有很好的效果。
论文作者:史希峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/7
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