高層建筑工程的GPS定位控制研究

【摘要】伴隨著高層建筑數(shù)量的不斷增加，GPS定位控制技術的應用也日益廣泛，能夠實現(xiàn)對于建筑垂直度、高程控制等的精準測量，具有相當顯著的優(yōu)勢。本文結合GPS定位控制技術的特點，對其在高層建筑工程中的應用進行了分析和探討。

【關鍵詞】高層建筑 GPS定位控制 應用

前言：城市化進程的加快，使得城市規(guī)模不斷擴大，城市人口數(shù)量迅速增加，高層建筑也因此成為城市建筑發(fā)展的主流方向。在高層及超高層建筑工程建設中，對于基準傳遞、軸線、垂直度以及高程控制等的測量，一直是建筑施工質量控制的重點和難點。隨著建筑高度的增加和建筑風格的多樣化，傳統(tǒng)的測量方法暴露出許多不足和問題，因此，應用GPS測量技術，實現(xiàn)對于高層建筑的測量，是非常必要的。

一.GPS定位控制測量

GPS即Global Positioning System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，主要是利用專用的GPS定位衛(wèi)星，在全球范圍內進行定位和導航的系統(tǒng)。GPS是一種全方位、全天候、全時段、高精度的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，可以為用戶提供高進度、低成本的三維位置、速度等導航信息。GPS技術的應用和發(fā)展，不僅提高了社會整體信息化水平，也在一定程度上推動了數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展。在實際應用中，GPS系統(tǒng)包括空間衛(wèi)星、地面控制系統(tǒng)以及用戶設備三個組成部分，可以將相應的位置信息和時間信息等通過系統(tǒng)實時、持續(xù)的發(fā)送給用戶，用戶利用衛(wèi)星導航設備對數(shù)據(jù)進行接收、分析、計算和整理，從而或者自身所處的地理位置。

GPS定位測量的具體方式包括了靜態(tài)絕對定位和靜態(tài)相對定位兩種，絕對定位指接收機處于靜止狀態(tài)，對觀測站的絕對坐標進行確定，這種測量方法能夠對衛(wèi)星到觀測站之間的偽距進行連續(xù)測量，得到充分的多余觀測量，通過數(shù)據(jù)處理，能夠提高定位精度；相對定位是指在基線兩端設置兩臺接收機，對相同的GPS衛(wèi)星進行同步觀測，從而對基線端點在協(xié)議地球坐標系中的相對位置進行確定。靜態(tài)相對定位主要是通過重復觀測，達到充分的多余觀測數(shù)據(jù)，從而對定位精度進行改善，一般采用載波相位觀測值作為基本觀測量。

二.高層建筑工程中GPS定位控制測量的應用

1.高層建筑工程定位測量的特點

在高層建筑中，由于建筑整體較高，體型復雜，因此其定位測量與一般工程相比，呈現(xiàn)出幾個比較顯著的特點：其一，結構豎向偏差會在一定程度上影響工程整體受力情況，因此在施工測量中，對于測量精度要求較高，應該結合建筑的結構布局、施工方法等，對測量方法和測量設備進行選擇；其二，建筑結構較為復雜，從裝修和電梯安裝等方面考慮，應該保證定位精度達到毫米級；其三，建筑在平面和立面上的造型復雜多變，要求定位放線能夠實現(xiàn)因時因地制宜，靈活實用，同時保證測量的準確性和安全性。

2.GPS定位控制測量的應用

2.1測量準備

在測量前，應該做好相應的準備工作，以確保測量工作的順利進行，保證測量結果的精度和準度。一方面，測量人員應該對工程設計和施工圖紙進行熟悉和校核，對建筑整體平面、立面、剖面的形狀和尺寸有一個相對清晰的認識。在實際操作中，尤其需要注意軸線尺寸以及各層標高與總圖的對應關系，了解軸線的尺寸、層高和結構尺寸。應該以軸線圖為準，對比非標準層、標準層以及基礎之間的軸線關系，同時對照建筑結構圖，看兩者相關聯(lián)部位的軸線、尺寸和標高是否對應。另外，還應該進一步明確工程設計對于施工定位精度的要求，以確保定位放線工作的合理性和有效性。

2.2技術設計

在高層建筑工程中，GPS網(wǎng)定位測量技術設計的主要依據(jù)，是工程測量任務書和GPS測量規(guī)范規(guī)程。在對GPS定位測量方案進行設計時，通常需要依照測量任務書，對GPS網(wǎng)的精度、密度和經(jīng)濟指標等進行明確，然后結合相應的規(guī)范規(guī)程以及現(xiàn)場實際勘測，明確觀測點的連接方法以及各個觀測點觀測時間的長度和觀測次數(shù)，以確保GPS網(wǎng)的順利構建。

在GPS網(wǎng)設計中，需要關注以下幾個方面的設計：

（1）精度設計：在對GPS網(wǎng)定位測量精度進行設計時，主要應該考慮其實際用途。一般來講，城市或者工程GPS網(wǎng)按照相鄰兩點的平均距離及精度劃分，可以分為二、三、四等和一、二級，如下表所示。

在GPS網(wǎng)技術設計中，精度標準是一個非常重要的量，直接影響著GPS網(wǎng)的布設方案、觀測計劃以及觀測數(shù)據(jù)的處理。在實際操作中，應該從工程項目的實際出發(fā)，從用戶的需求出發(fā)，對精度標準進行確定，也可以參照企業(yè)現(xiàn)有的作業(yè)經(jīng)驗和生產規(guī)程進行明確。在GPS網(wǎng)布設過程中，不僅可以分級布設，也可以越級布設，更可以布設同級全面網(wǎng)，靈活性較強。對于不同等級GPS相鄰點間弦長精度，可以以相應的公式表示：

其中， 表示GPS基線向量的弦長誤差，也稱等效距離誤差，單位為mm；a表示GPS接收機標稱精度中的固定誤差，單位為mm；b表示GPS接收機標稱精度中的比例誤差系數(shù)，單位為ppm.D；d表示GPS網(wǎng)中相鄰點之間的距離，單位為km。

（2）圖形設計：對于施工測量而言，GPS網(wǎng)圖形形式主要都是采用三角形網(wǎng)或環(huán)形網(wǎng)。三角形網(wǎng)是三角形由非同步的獨立觀測邊組成，其優(yōu)點在于結構穩(wěn)定性強、可靠性強、自檢能力強等；環(huán)形網(wǎng)是由數(shù)個含有多條獨立觀測邊的閉合環(huán)組成，其優(yōu)點在于自檢能力強、可靠性高、觀測工作量小等。實際上，如果條件允許，也可以采用三角形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)構成的混合網(wǎng)，可以綜合兩者的優(yōu)點，在保證結構幾何強度、提升可靠性的同時，也可以減少外業(yè)工作量、降低工程成本，是當前GPS工程測量中應該首先考慮的圖形形式。

（3）基準設計：在對GPS網(wǎng)進行技術設計時，應該對其成果所采用的坐標系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)進行明確，換言之，是對其采用的基準進行明確。通常情況下，GPS網(wǎng)的基準包括位置基準、尺度基準和方位基準，對于GPS網(wǎng)基準的設計，主要是針對其位置基準的確定，需要注意兩個方面的問題：一是應該在地面坐標系中，選定相應的起算數(shù)據(jù)以及聯(lián)測控制點，進行坐標轉換，得出GPS點在地面坐標系的坐標；二是在經(jīng)平差計算后，可以得出GPS點在參照坐標系中的大地高，結合高程聯(lián)測，可以求得GPS點的正常高。

三.結語

綜上所述，作為一種全新的定位手段，GPS技術相比于傳統(tǒng)工程定位測量技術，具有無需通視、定位精度高、數(shù)據(jù)處理加快等優(yōu)點，能夠有效提升工作效率，保證高層建筑定位控制測量的精度，為工程的施工和質量控制提供相應的參考。

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