摘要：随着GPS动态监测技术的不断进步，动态监测数据采样频率大幅提高，其在高层建筑变形监测中的作用越发突出。为保障高层建筑与超高层建筑施工质量及安全性，需要对建筑工程进行变形监测。结合动态监测试验，对GPS动态监测应用与数据处理进行研究。鉴于此，文章重点就工程测量GPS动态监测应用与数据处理相关问题进行分析，以供参考和借鉴。
关键词：工程测量；GPS；动态监测；数据处理
引言
随着我国经济的快速发展，工程建设也迎来了一个高峰，许多大型的工程正在建设当中。为了工程建设的安全以及今后建成之后的稳定运作，需要对其开展变形监测。GPS技术由于其自身的优良性能，比如测量的速度快，能够保证一定的准确性，因此在工程变形观测中发挥着重大的作用，也得到了广泛的应用。
1GPS测量技术原理及特点
1.1原理
GPS技术，即全球定位系统，20世纪70年代由美国开始研究开发，历时20年终于在1994年全面建成，该系统可以对海陆空进行全方位的实时三维导航与定位，是新型卫星导航与定位系统。全球定位系统拥有的优势特点是全天候、精度高、操作简便、高效益，因此受到了众多测绘工作者的信赖。GPS系统是一种采用距离交会法的卫星导航定位系统，在需要的位置点架设GPS接收机，在某一时刻同时接收了三颗以上的GPS卫星所发出的导航电文，通过一系列数据处理和计算可求得该时刻GPS接收机至GPS卫星的距离，同样通过接收卫星星历可获得该时刻这些卫星在空间的位置。
1.2特点
1.2.1测站之间无需通视
GPS工程测量对各个测站间的要求很简单，相互之间不需要通视，仅要注意测站的上部空间需开阔，以保障GPS系统在接收卫星的信号时不被干扰，正是由于这个特点为测量工程节省了大量的造标费用。因为各个测站无需通视，点位的选择就很灵活方便，可以根据具体工程需要来选择位置，省去了大地网测量中的过渡点和传算点测量工作。
1.2.2定位精度高
一般的双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，红外仪的精度则为5mm+5ppm，GPS测量出的精度相当于红外仪的精度，但距离越长，GPS测量的精度优势就越明显。在各种应用实践中证明，GPS相对定位精度在50km以内时，可以达到10-6，GPS相对定位精度在100km-500km时，可以达到10-7，GPS相对定位精度在1000km时，可以达到10-9。而在300m-1500m的工程精密定位测量过程中，1小时以上观测的解，其平面位置误差小于1mm。
1.2.3观测时间短
在布设GPS控制网时，各个测站的观测时间大概是30-40min，如果应用快速静态定位方法，其观测的时间会更短，若是应用实时动态差分法能在5s内求得测点坐标。
1.2.4操作简便
GPS测量系统接收机也在不断的改进完善，其自动化的程度也在逐步提高，即接收机的体积越来越小，重量越来越轻，这在很大程度上减轻了外业测量人员的工作紧张程度和劳动强度。而今GPS接收机已趋向于小型化和操作简便化，测量工作人员只需将天线对中、整平，量取天线高、打开电源即可进行自动观测，对获取的数据，利用各种数据处理软件进行处理即求得测点三维坐标。另外，GPS观测工作在一天之中的任一时间都可以进行，各种恶劣天气和气候情况对它的影响不是很大。
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2工程测量GPS动态监测应用
2.1准动态测量
这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站，连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站，每测站观测几个历元数据，这种方法不同于快速静态，除了观测时间不一样外，它要求移动站在搬站过程中不能失锁，并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化，这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是，这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测；流动点与基准点相距应不超过20km。另外，有一种连续动态测量，也属于这种模式，这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动，并按指定的时间间隔自动记录数据，这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量以及航道测量等。
2.2实时动态测量
实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果，这种模式具体方法是在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链，连续跟踪所有可见卫星，并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据，并在机进行处理，从而实时得到移动站的高精度位置。DGPS通常叫做实时差分测量，精度为亚米级到米级，这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM数据通过数据链传输到移动站，移动站接收到RTCM数据后，自动进行解算，得到经差分改正以后的坐标。RTK则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量，它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似，只不过是基准站将观测数据发送到移动站（而不是发射RTCM数据），移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理，得到精度比DGPS高得多的实时测量结果，这种方法的精度一般为2cm左右。
3工程测量GPS动态监测数据处理
GPS就是进行工程测量动态监测时，获取数据的方式是利用一个相对精度的坐标来计算出工程测量坐标的坐标系，通过合理的控制坐标之间的转换参数，来确保相对精度的坐标与工程测量坐标之间相互关联的坐标点的准确性，如果是不知道坐标的，则需要通过换算计算获得坐标，这时如果坐标的转换参数范围比较大，就需要使用较多的已知点数，这样才能保证坐标的精准度。由此可知，为了保障动态测量的精准度，就必须快速获得所需要坐标，同时还要保障控制网测量的精度。通过使用GPS动态监测进行工程测量，将获得的GPS测量值进行全部的独立基线观测数据在相应的坐标中进行无约束平差处理，再结合相关的数据处理软件进行数据结果结算，求解GPS控制网中相应坐标系的三维坐标，然后再根据三维坐标计算出空间坐标，最后进行相关坐标系的无约束平差计算，这一过程中还需要检查GPS控制网的内部精度是否符合工程测量的要求，并将数据当中可能存在的误差列出，为了避免其可能影响控网计算时的精度，在进行平差计算时应将测量数据中的多余测量误差剔除。通过对测量数据进行综合处理后所获得的数据精度相对较高，GPS动态监测精度较好，其平面监测精度可以达到毫米级别，将GPS动态监测技术应用到工程测量中特别是工程变形测量中。随着数据量的递增，GPS动态监测数据精度越来越高，其平稳性良好，并能够获得与工程实际情况非常贴近的曲线图，这样一来就可以进一步的提高工程测量的质量。
结束语
综上所述，在城市化发展推动下，高层建筑与超高层建筑逐渐成为了城市建筑工程的主体，为保障建筑工程安全性与应用功能，要求对工程进行变形监测。本文结合工程测量试验案例，重点对GPS动态监测应用与数据处理问题进行研究。试验结果证明，在工程变形测量作业中应用GPS技术进行动态监测，其监测连续性较好，可以满足工程变形测量的要求。
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论文作者:童彩善,陈卓异
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/19
标签：测量论文; 精度论文; 工程论文; 动态论文; 接收机论文; 数据论文; 坐标论文; 《基层建设》2019年第13期论文;