摘要：随着科学技术的不断发展，当前在工程建筑物变形监测工作中，具有高度自动化数据采集能力的GPS技术已实现了广泛的运用，且取得了很好的实用效果，推动了建筑物变形监测工作的发展。本文在此基础上探讨工程建筑物变形监测的GPS技术的实际应用。
关键词：GPS技术;工程建筑物;变形监测
伴随着我国科技的不断发展，GPS技术不但在导航地位方面实现了突破，同时在大地测量领域实现了应用价值，为工程建筑事业带来了变革。随着GPS技术在建筑领域的更大化覆盖与发展，其高精度与自动化的优势更是尽显无疑，发挥了巨大的应用价值。
1.GPS变形监测技术的优势与模式
1.1 GPS变形监测技术的优势
作为当前多个行业的应用技术，GPS技术无疑拥有着巨大的发展潜力。这种技术有着较多的应用优势：（1）较高的自动化程度。采用GPS测量技术进行数据的采集，不需要外在人为干预，其本身可以依据卫星信号的跟踪与锁定自动接收数据，如果是长期需要进行监测的工程，还有助于降低工程监测成本，有效缩短监测周期，形成变形影响力。（2）可以进行全天候的作业运作。在任何时间或地点用户都可以实现GPS的定位测量，且完全摆脱天气的影响，这与过去传统的测量技术有了本质的优势，尤其是针对例如泥石流或滑坡之类的具有高危害特征的灾害而言，监测效果显著。（3）各测站间可以不需要进行通视。在进行GPS定位过程中可以省略测站间的通视过程，只需要保证上空有较好的视野，且在监测网点的布设上也更为灵活，能够减少过去测量工作中对过渡点或传递点的测量，有助于节省成本，获取更多的经济效益。（4）定位准确，速度快，可以同时测定三维坐标。传统的测量方式需要对建筑平面位移以及垂直的位移进行分开的处理，而GPS测量则可以跳过环节，在确保平面位置精确度的基础上，还能精确到测站点的大地高，且保障了空域以及时域的一致性。（5）大地高能够直接用在垂直变形测量工作上[1]。
1.2 GPS变形监测技术的模式
1.2.1周期性变形监测模式
周期性变形监测模式与传统监测网相比区别并不大，运用在变形过程较为缓慢的情况中，监测的频率在数月至数年间不等，而GPS静态定位方式则是采用边连式构成监测网，对于数据的处理和分析得益于纯熟的处理技术，而这种模式也成为了应用最为频繁的监测模式。
1.2.2固定GPS测站阵列
主要通过固定GPS仪器对相应数据进行长时间的采集，并结合使用软件进行科学的分析与预测，但这与监测对象的目的、精度以及性质等相关，采用静态定位与动态定位模式都能满足相应变形实时性要求[2]。固定GPS测站阵列模式的应用数据还具备了很高的时间分辨率以及连续性特点，可以实时监控变形体的相关数据，还更便捷地捕捉各种变形信息，且不太需要人工进行干预。
1.2.3 GPS-PTK动态监测
这种技术的基础是载波相位，依据差分技术及时处理不同测站载波的观测值数据，同时显示用户测站的坐标和精度。在进行观测的过程中，相位观测值与坐标都能由数据链进行发送，传至流动站，收到数据以后会结合自身观测得到的载波相位观察值进行处理，从而确定流动点的准确坐标[3]。
2.当前GPS在变形监测中的应用现状分析
在十多年的发展中，我国GPS观测边长在精度上无疑取得了较大的进步，已经达到了10-9，与过去传统的大地测量精度相比超出了3个量级。放眼当前我国建筑工程建筑物的变形监测技术应用现状，GPS技术主要应用在以下几个方面：首先是很好地解决了在观测过程中必须经过多种观测方式才能得到观测结果的问题，而观测的结果则能直接全面地反映建筑各指标的活动性，对于监测滑坡变形或是掌握滑坡的规律有着非常重要的作用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其次是GPS技术能够实现对大型的建筑物位移方面的实时监测，同时具备了外界影响力较小、自动化程度高、精度程度高以及速度较快的优势。针对三维位移变化的情况，能够及时找到被探测建筑三维位移的规律与特征，真正实现建筑物安全维护与养护等多方面工作的指导[4]。最后是这种技术在定位功能上的精确性大大满足了如水库大坝等外观变形监测工作精度上的高要求，实现工作监测自动化，而将其应用于地面或海上的勘探工作，或是高层建筑物的沉陷观测中也有很大的作用。
3.结合工程建筑物变形监测技术分析GPS的应用
3.1案例列举
本研究以某电视塔为例，塔身为钢筋混凝土结构，呈中心线垂直坐落，而塔身则有一定的扭转程度，从而确保电视塔本身的安全性以及工程设计方面的科学合理性。
3.2 GPS监测依据
根据我国相关的《建筑变形测量规范》以及《工程测量规范》对建筑物变形的情况进行监测与处理工作。电视塔的设计与施工相关人员针对其倾斜监测技术提供专业方案，要求高精度，且偏差在70mm以内，误差在23mm以内。针对这个要求，本研究通过GPS静态定位监测的应用来实现建筑变形监测的完备性与准确性。
3.3建立变形监测控制网
监测控制网点的建立要求与目的是满足电视塔的塔体扭转程度以及垂直度，要满足这些实际数据的需要就必须确保控制网有着高水平的精度。通常情况下，其精度的水平要求不能低于变形监测二级精度标准。此外，为了保证稳定性，在确定之前还要进行反复比较，将基点尽可能设立在结构较好的具有永久性特征的建筑上，如果没有实现一次性的到达，还可以通过分期加以确定，一般来说有5个左右的基准点，与塔心距离平均为300m。另外，控制网点的观测墩还要选择钢筋混凝土，并高准确度地对准基座。
3.4 GPS技术测量基础轴线
在建立好GPS监测网以后，电视台施工将会进入下一个阶段，而这时塔心的坐标和控制桩坐标都要通过对实际方向的数据计算获取。为了提高这个数据的精准度，就要应用GPS技术对施工的8个内测点的测量，并联合基准网测量，最后将这些内测点坐标纳入监测体系的独立坐标中。在施工过程中由于塔身会逐渐升高，而8个内测点又和塔点的距离过近，实施难度较大，因此必须通过延长的方式进行处理。新设的控制点作为外侧点，数量控制为8个，严密观测外侧点，并将其数据进行计算得到塔心坐标和方位角。
3.5电视塔GPS变形监测结果探讨
在进行数据的计算后，电视塔高度是288m，于200m高度位置进行实时的监测，最终的X方向与Y方向偏差值为0.0058，均没有超出0.1范围外。由此可知，在列举中电视塔中心线垂直度以及塔身的扭转度均不在0.1范围内，在静态观测过程中进行分析，GPS应用于工程建筑物变形监测工作中，不但可以完成时空采样，还能在基础数据上丰富了数据的多样性，凸显GPS技术高效性、实时性以及自动化监测性的特征。
4.结束语
以下总结GPS应用在工程变形监测技术中的几个步骤：（1）以监测的目标为目的，最好通过图上的具体位置确定和选点，进行全面的野外踏勘，才能保证选点位置与布网要求相符，且具备野外观测的条件，最终确定需要实施监测的各点；（2）根据不同的点发出独立基线且保证其边长分布均匀，在此基础上根据数据信息进行布网，设计监测图形，并充分考虑到可能出现追加监测的线路；（3）针对各项数据以及可区分指标进行精确的计算，直到满足各项要求为止，最终得出的独立增加监测基线具体的实施方案；（4）设计监测周期与监测具体时段；（5）对连续监测分段数据进行处理和计算；（6）利用监测数据的统计与成因分析结果的可靠性，多元线性回归或图表罗列所得数据，要明确的是，需要考虑外界干扰因素的影响，最好能确定位移和干扰度，从而更精确最终所得数据。
参考文献
[1]袁国华.工程变形监测中GPS技术的应用探讨[J].科技资讯,2012,11(02):74.
[2]申小平,曹豪荣.GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用[J].土工基础,2012,26(02):96-98.
[3]户进.GPS技术在建筑物变形监测中的应用研究[J].科技风,2015,2(17):204.
[4]李黎.GPS技术在变形监测中的应用及发展趋势[J].勘察科学技术,2015,22(02):17-18.
论文作者:杨双龙
论文发表刊物:《基层建设》2016年18期
论文发表时间:2016/11/16
标签：技术论文; 数据论文; 建筑物论文; 测量论文; 电视塔论文; 坐标论文; 精度论文; 《基层建设》2016年18期论文;