关键词:高层建筑;GPS定位控制;应用
引 言:城市化进程的加快,使得城市规模不断扩大,城市人口数量迅速增加,高层建筑也因此成为城市建筑发展的主流方向。在高层及超高层建筑工程建设中,对于基准传递、轴线、垂直度以及高程控制等的测量,一直是建筑施工质量控制的重点和难点。随着建筑高度的增加和建筑风格的多样化,传统的测量方法暴露出许多不足和问题,因此,应用GPS测量技术,实现对于高层建筑的测量,是非常必要的。
1 GPS定位控制测量
GPS即Global Positioning System,全球卫星定位系统,主要是利用专用的GPS定位卫星,在全球范围内进行定位和导航的系统。GPS是一种全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,可以为用户提供高进度、低成本的三维位置、速度等导航信息。GPS技术的应用和发展,不仅提高了社会整体信息化水平,也在一定程度上推动了数字经济的发展。在实际应用中,GPS系统包括空间卫星、地面控制系统以及用户设备三个组成部分,可以将相应的位置信息和时间信息等通过系统实时、持续的发送给用户,用户利用卫星导航设备对数据进行接收、分析、计算和整理,从而或者自身所处的地理位置。
GPS定位测量的具体方式包括了静态绝对定位和静态相对定位两种,绝对定位指接收机处于静止状态,对观测站的绝对坐标进行确定,这种测量方法能够对卫星到观测站之间的伪距进行连续测量,得到充分的多余观测量,通过数据处理,能够提高定位精度;相对定位是指在基线两端设置两台接收机,对相同的GPS卫星进行同步观测,从而对基线端点在协议地球坐标系中的相对位置进行确定。静态相对定位主要是通过重复观测,达到充分的多余观测数据,从而对定位精度进行改善,一般采用载波相位观测值作为基本观测量。
2 高层建筑工程中GPS定位控制测量的应用
2.1高层建筑工程定位测量的特点
在高层建筑中,由于建筑整体较高,体型复杂,因此其定位测量与一般工程相比,呈现出几个比较显著的特点:其一,结构竖向偏差会在一定程度上影响工程整体受力情况,因此在施工测量中,对于测量精度要求较高,应该结合建筑的结构布局、施工方法等,对测量方法和测量设备进行选择;其二,建筑结构较为复杂,从装修和电梯安装等方面考虑,应该保证定位精度达到毫米级;其三,建筑在平面和立面上的造型复杂多变,要求定位放线能够实现因时因地制宜,灵活实用,同时保证测量的准确性和安全性。
2.2 GPS定位控制测量的应用
2.2.1测量准备
在测量前,应该做好相应的准备工作,以确保测量工作的顺利进行,保证测量结果的精度和准度。一方面,测量人员应该对工程设计和施工图纸进行熟悉和校核,对建筑整体平面、立面、剖面的形状和尺寸有一个相对清晰的认识。在实际操作中,尤其需要注意轴线尺寸以及各层标高与总图的对应关系,了解轴线的尺寸、层高和结构尺寸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应该以轴线图为准,对比非标准层、标准层以及基础之间的轴线关系,同时对照建筑结构图,看两者相关联部位的轴线、尺寸和标高是否对应。另外,还应该进一步明确工程设计对于施工定位精度的要求,以确保定位放线工作的合理性和有效性。
2.2.2技术设计
在高层建筑工程中,GPS网定位测量技术设计的主要依据,是工程测量任务书和GPS测量规范规程。在对GPS定位测量方案进行设计时,通常需要依照测量任务书,对GPS网的精度、密度和经济指标等进行明确,然后结合相应的规范规程以及现场实际勘测,明确观测点的连接方法以及各个观测点观测时间的长度和观测次数,以确保GPS网的顺利构建。
在GPS网设计中,需要关注以下几个方面的设计:
(1)精度设计:在对GPS网定位测量精度进行设计时,主要应该考虑其实际用途。一般来讲,城市或者工程GPS网按照相邻两点的平均距离及精度划分,可以分为二、三、四等和一、二级,如下表所示。
在GPS网技术设计中,精度标准是一个非常重要的量,直接影响着GPS网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理。在实际操作中,应该从工程项目的实际出发,从用户的需求出发,对精度标准进行确定,也可以参照企业现有的作业经验和生产规程进行明确。在GPS网布设过程中,不仅可以分级布设,也可以越级布设,更可以布设同级全面网,灵活性较强。对于不同等级GPS相邻点间弦长精度,可以以相应的公式表示:
其中,表示GPS基线向量的弦长误差,也称等效距离误差,单位为mm;a表示GPS接收机标称精度中的固定误差,单位为mm;b表示GPS接收机标称精度中的比例误差系数,单位为ppm.D;d表示GPS网中相邻点之间的距离,单位为km。
(2)图形设计:对于施工测量而言,GPS网图形形式主要都是采用三角形网或环形网。三角形网是三角形由非同步的独立观测边组成,其优点在于结构稳定性强、可靠性强、自检能力强等;环形网是由数个含有多条独立观测边的闭合环组成,其优点在于自检能力强、可靠性高、观测工作量小等。实际上,如果条件允许,也可以采用三角形网和环形网构成的混合网,可以综合两者的优点,在保证结构几何强度、提升可靠性的同时,也可以减少外业工作量、降低工程成本,是当前GPS工程测量中应该首先考虑的图形形式。
(3)基准设计:在对GPS网进行技术设计时,应该对其成果所采用的坐标系统和起算数据进行明确,换言之,是对其采用的基准进行明确。通常情况下,GPS网的基准包括位置基准、尺度基准和方位基准,对于GPS网基准的设计,主要是针对其位置基准的确定,需要注意两个方面的问题:一是应该在地面坐标系中,选定相应的起算数据以及联测控制点,进行坐标转换,得出GPS点在地面坐标系的坐标;二是在经平差计算后,可以得出GPS点在参照坐标系中的大地高,结合高程联测,可以求得GPS点的正常高。
3结语
综上所述,作为一种全新的定位手段,GPS技术相比于传统工程定位测量技术,具有无需通视、定位精度高、数据处理加快等优点,能够有效提升工作效率,保证高层建筑定位控制测量的精度,为工程的施工和质量控制提供相应的参考。
参考文献
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[4]徐传喜.高层建筑施工GPS测量技术分析[J].中华民居,2015,(4).
论文作者:陈宜虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/26
标签:测量论文; 精度论文; 基准论文; 高层论文; 高层建筑论文; 轴线论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2018年第18期论文;