摘要：工程项目沉降变形监测技术作业活动的高效优质组织开展，对于保障和支持我国现代建筑工程项目，GPS沉降变形监测技术在现阶段我国各类型工程项目沉降变形技术现象监测技术作业活动过程中的引入运用，对于相关技术人员实现对工程项目沉降变形现象的全面充分认识，及时解决我国现有建筑工程项目在具体施工现场作业过程中所面对哈遭遇的沉降变形问题.鉴于此，本文主要分析GPS沉降变形监测技术在工程实际中的应用。
关键词：工程实际；GPS沉降变形监测；应用
1、工程概述
某高速公路全线采用双向四车道全封闭高速公路标准建设，设计行车时速100～120km/h。本人选取其中10km作为GPS沉降变形监测的工程项目，所处地形为平原和丘陵连接地带，设计路基宽度26m。路线设计为四车道该段有11个各种系统的平面控制点，经过实地寻找，找出了5个。在已找出的5个控制点中，国家测绘局系统一等点2个，二等点1个，城市测量系统点2个，这些平面控制点分属不同测量系统，且等级不同。
2、GPS沉降变形监测网的优化设计分析
GPS变形监测网的优化设计可从以下几点进行分析：（1）质量控制指标。对于公路GPS沉降变形监测网而言，其需要符合相关的质量要求，在优化设计过程中应根据控制网的不同需求，从灵敏度、费用、可靠度、精度等方面综合考虑控制网的质量，从而提高监测网的质量［1］。通常用途不同的网在质量指标方面有所不同，变形监测网除考虑费用、可靠性、进度等质量指标之外，灵敏度也是其要达到的标准；（2）基准点布设原则。基准点的点位应保持稳定性，附近不能影响基准点稳定性的因素，也不能有严重的地面塌陷，必须要保证地区地质条件的稳定。选择基准点时，要选择两个或以上且与沉降区域距离较近的区域，确保监测观测精度的良好性；基准点的点位要设置在与监测点距离适中、高差小、易安装接收设备的区域，周围不能有障碍物、强信号干扰、大面积水面，保证其安全可靠与交通便利。由于基准点是监测网的基准，基准点必须要便于长期的监测，点位应易于保存、基准稳定，这就需要委托当地管理部门有偿维护，与其签订相应的维护协议，明确彼此之间的职责和权益，设立保护装置来保证安全；（3）变形监测点布设原则。布设GPS沉降监测点时，应该从该地区的沉降程度出发，若地区对沉降要求较严，则选择密度大的GPS沉降监测点，并且选择的点位要满足GPS观测的实际需要与精度要求，能够将该区域的沉降运动特征加以体现，便于长期监测和保存。当然在具体布设时应选择公路沉降区域内存在明显断裂区域的两边，以专家推断的强烈沉降区为依据进行布设，反映公路沉降内沉降特征的特征面上，选点要避开城镇及其发展规划区。
3、GPS沉降变形监测技术在工程实际中的应用
3.1、测区GPS沉降变形监测网的精度分析
下面结合某高速公路的其中10km路段的变形监测网，对GPS基准网和监测网的精度进行分析，该路段沉降变形监测网，由7个基准点（JZ03、JZ06、JZ08、JZ09、JZ10、JZ18和JZ21）组成了GPS基准网；由14个监测点（BJ01、BJ02、BJ04、BJ05、BJ07、BJ11、BJ12、BJ13、BJ14、BJ15、BJ16、BJ17、BJ19、BJ20）组成了GPS监测网。通过长时间的精密水准观测和基准分析，认定JGO3点是稳定的，把JZO3作为基准起算点，解算整个GPS网，GPS沉降变形监测网采用边连接形式布设。部分点位分布如图1所示。
图1GPS沉降变形监测网形
（表1）给出了GPS基准网基线解算的边长中误差。从表1中可以看出，GPS基准网的基线解算精度达到了毫米级。最大的基线边长中误差为5.7mm，最小的基线边长中误差为0.lmm。GPS基准网是在WGS－84坐标系下进行整体平差。平差时，固定具有精密WGS－84坐标的JG03点，以提高整个基准网的位置精度。平差后获得其它基准点在WGS－84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标和高斯平面直角坐标及相关精度信息。监测网的平差也在WGS－84坐标系下进行。经过平差后获得监测点在WGS－84坐标系下的空间直角坐标、大地坐标及相关的精度信息；然后固定JGO3点和方向，在WGS－84坐标系的高斯平面上进行平差。平差后获得变形监测点的高斯平面直角坐标、监测点间的平面边长及其相关信息。
从GPS基准点和变形监测点的中误差统计可以发现，高程分量的精度虽然不如南北和东西方向分量的精度，但也没有超过6mm的，除了个别点因为周围观测条件的影响（特别是多路径效应的影响）以及城区观测环境的因素外，都在4mm左右，是可以满足沉降变形监测的需要。
表1GPS基准网的基线边长中误差和相对中误差
3.2、沉降监测及与精密水准的一致性分析
通过（表2）比较GPS与全站仪2种方法的测量结果可以看出：在2种方法下测得的同一坐标之差的最大值分别为：△Xmax=4.0mm，△Ymax=5.0mm。因此，GPS测量成果是精确可靠的，从下面定位精度一致性检验结果来看，GPS技术测量的点位精度可达毫米级，与全站仪测定结果符合得较好，可以较好地满足公路变形监测的精度要求。使用GPS测出变形监测点的高程，然后将GPS高程与水准高程进行比较，其比较结果具有很高的参考价值。
表3GPS与全站仪观测结果比较表
可以得出，GPS高程与水准高程最大差值不超过5mm。GPS高程能满足公路变形监测的精度要求。GPS的数据处理结果表明，在水平方向上的监测精度能达到毫米级，在竖直方向上的精也能达到毫米级。完全符合公路沉降变形监测的精度要求。下面表格中的数据是从工程实例中抽取具有代表性的公路GPS沉降变形监测点，并以此数据为例，对数据进行分析。
3.3、精密水准与沉降监测的一致性
对比分析全站仪和 GPS 这两种方法的测量结果，可以知道所测的同一坐标之差的最大值分别为：△Ymax= 5. 0mm，△Xmax= 4. 0mm，因而GPS 测量结果更为精确，点位精度可达到毫米级，能够满足公路变形监测的精度要求。利用 GPS 测量变形监测点的高程，将其与水准高程进行比较，结果具有一定的参考依据，其中水准高程与 GPS 高程的最大差值低于5mm。结合 GPS 数据处理结果可知，竖直方向与水平方向的监测精度都能达毫米级，与公路沉降变形监测的精度要求相符，通过分析不同周期的数据发现其有所变化，但相邻观测周期之间高程的变化不明显，监测后期的变化趋于平稳，这就表明公路进入运营初期时易出现沉降变形，因而刚投入使用的公路需要做好前期保养与维护工作。
总之，我国计算机科学技术的发展为我国的GPS沉降技术的发展带来新的发展前景，通过对GPS沉降技术的不断完善，能够在适应的工程应用过程中不断提高工作效率和工作质量还能能够保证工程监测的准确性，让工程工作不断地顺利进行，同时还能够使得GPS沉降监测技术的使用价值最大化，让我国的城市建设能够逐渐实现全球化、自动化和高速的发展。
参考文献：
[1]欧阳波.GPS沉降变形监测技术在工程实际中的应用探讨[J].门窗，2017，（08）：253.
[2]简伶俐.GPS变形监测中大地高作沉降分析的方法研究[D].昆明理工大学，2015.
论文作者:陈亚东
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/21
标签：精度论文; 高程论文; 基准点论文; 基准论文; 监测网论文; 公路论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第12期论文;