摘要：城市化进程的不断推进使得城市建筑物对于变形监测技术的要求越来越高，而GPS技术作为一种现代定位技术，其具有精度高、自动化水平高以及通视条件好等优点，因此，在我国各个行业中都有比较广泛的应用。而GPS技术在建筑物变形监测中的应用，对于保障建筑物的安全有重要的意义。因此，文章主要分析了GPS技术在建筑物变形监测中的应用。
关键词：GPS技术；建筑物；变形监测；应用
引言
GPS技术出现给导航定位以及地质测量等学科带来了巨大的变革。其具有速度快、全天候、测站间无需通视、可同时测定点的三维坐标等众多优点。在GPS技术快速发展的过程中，具有高精度及自动化的GPS变形监测技术逐渐成为可能，现阶段，该技术已经被广泛应用于各种工程（如建筑工程、大坝工程结构等）的变形监测中。
1GPS变形监测技术概述
1.1GPS变形监测技术
在对高层建筑进行施工时，首先就需要做好建筑变形监测工作，以有效避免由于变形而影响整个建筑工程的质量。实际的变形监测过程经常会受被监测物体几何结构、体积及周围物体的影响，从而使高层建筑变形监测工作无法顺利进行，导致常规的监测技术需要耗费大量的时间，而且监测结果准确度不高。在将GPS技术应用到建筑变形监测中之后，有效地避免了传统监测技术中存在的缺陷，其可以对建筑的变形情况进行全天候观测，而且监测阶段不需要建立通视，有效提高了高层建筑变形监测的质量和效率，把监测误差控制在合理的范围之内。
1.2GPS变形监测技术的原理
在应用GPS技术对建筑物进行变形监测之前，需要全面地分析和了解GPS技术的工作原理，这样才能确保各个监测环节的顺利开展。首先GPS技术需要通过监测站才能实现对数据的有效接收，然后选择相应的方法对其数据进行分析，最后将分析后的结果通过相应的传输系统传输到软件部分对其进行处理。GPS技术在对相关数据进行采集时所得到的原始数据能够反映建筑物的变形深度和变形量，从而使工作人员了解和掌握变形的具体位置，以便工作人员进行加固处理，确保后续工程施工的顺利进行，保证建筑的整体安全和施工质量。将GPS技术收集到的数据传输到检测系统之后，还需要处理数据信息，并且要将处理之后的数据反馈到主控站进行分析和判断，进而得到与建筑物变形相对应的具体数据。
2GPS变形监测的作业模式及优势
2.1GPS变形监测的作业模式
2.1.1周期性变形监测模式
这种模式与传统的变形监测网没有明显的区别，其主要用于变形相对比较缓慢的建筑物，监测频率可为数月、一年甚至数年之久，采用GPS静态相对定位方法进行周期性监测，采取边连式构成监测网，数据的处理与分析通常是采用后处理软件进行的，数据处理技术已经非常成熟，是一种比较常用的监测模式。
2.1.2连续性监测模式
这种方式主要应用固定监测仪器来对建筑变形进行长时间监测，并进行数据采集，该模式的监测过程中是连续的，可获得大量的变形数据，时间分辨率比较高。GPS技术的连续性监测模式能够依据变形体的不同特征，选择动态相对定位和静态相对定位2种方式进行监测，其要求变形响应具有实时性的特点。连续性监测的基本目的是获取建筑物变形的相关信息，其对于相应数据的处理通常是在室内进行的。该监测模式的最高监测精度是亚毫米级。
2.2GPS变形监测的优势
表1GPS变形监测技术与传统变形技术的对比
建筑物特别是高层建筑物工程结构有一定的复杂性，而这种复杂性又会给建筑物的变形监测带来困难，传统的变形监测技术在这里已经显得比较滞后。所以，积极应用各种高科技技术手段对建筑物进行监测是非常有必要的，而GPS技术是一种新兴的监测手段，可实现远程自动化测量的高精度形变监测技术。传统监测技术与GPS技术在变形监测领域的对比情况如下表1。
3GPS技术在建筑物变形监测中的应用
3.1GPS变形监测的基本步骤
应用GPS技术对建筑物进行变形监测，首先，需要设计、优化GPS监测布网形式和GPS基站及监测点的布设情况，以保证GPS接收机可以正常发挥作用；其次，选择GPS观测方法与周期；最后，根据观测方法和观测数据的来源对数据进行处理和分析。其实总的来说，建筑物变形监测就是采用GPS技术对建筑物监测点进行相对定位，在获取建筑物监测点的监测数据后，进行分析研究并建立相应的动态模型，然后利用GPS监测点的三维位置及三维速率为参数来建立卡尔曼滤波模型，这些模型的成功建立，有利于对监测数据的动态管理及分析预测，能够有效提高建筑物的安全系数。
3.2GPS数据处理方法的应用
GPS产生的数据通常可分为动态数据和静态数据，两者之间的区别在于GPS监测点在工作中处于变化状态还是静止状态，变化状态生成的数据是动态数据，静止状态则是静止数据。GPS数据处理过程可分为基线解算和网平差两个部分。GPS基线解算一般采用Gamit或Bemese软件和IGS精密星历进行解算，网平差则常用Power ADJ软件处理。其基本的处理步骤大概有：提取基线向量，构建基线向量网；进行三维无约束平差计算；约束平差或者联合平差；质量分析与控制。按数据产生的方式来讲，GPS静态数据的处理方式是构建基线向量后分析评价监测数据的精度是否符合要求，符合要求就可提取GPS监测点的坐标信息，之后按需求进行平差解算；GPS动态数据处理方法是利用状态方程和观测方程来描述动态方程及状态观测信息并最优估计状态参数的一种方法，但是这个方法对动态系统的要求比较高，有可能出现滤波发散和滤波失真的情况，必须预先考虑观测粗差对滤波结果的影响，否则对动态数据解算结果的正确性和精度会有较大的影响。
GPS技术应用于建筑物变形监测虽然具有不可比拟的优越性，但是也存在一定的缺陷和局限性，主要表现在以下几个方面：第一，监测环境不太理想。建筑物尤其是高层建筑物通常都处于城市繁华地段，周边都是高层建筑物，所以容易被周边的大楼遮挡卫星信号，影响观测精度，且监测点位选择的自由度比较低。第二，GPS误差源较多，对数据处理的技术要求较高。第三，垂向位移监测精度比较低，GPS监测垂向分量容易出现较高的噪声和干扰，会导致其观测精度较低。
结束语
总而言之，将GPS技术应用于建筑物变形监测中，能够有效提升变形监测的时空采样率，并为其变形分析提供非常丰富的数据信息，充分地体现了实时、连续、高效、自动化等特点。所以，应该对GPS变形监测技术进行推广。
参考文献：
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[2]吴文，李刚.GPS技术在建筑物变形监测中的应用[J].科技创新与应用，2016（26）：286-287.
[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（04）：204.
论文作者:朱兴军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/25
标签：建筑物论文; 技术论文; 数据论文; 基线论文; 模式论文; 动态论文; 数据处理论文; 《基层建设》2018年第4期论文;