高層及超高層建筑施工GPS定位控制測(cè)量研究

文/仲啟龍 蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇蘇州 215104

高層及超高層建筑施工GPS定位控制測(cè)量研究

文/仲啟龍 蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 江蘇蘇州 215104

隨著社會(huì)的發(fā)展，促進(jìn)了城市化進(jìn)程的加速。高層建筑是城市建筑的主要內(nèi)容，在建筑的過程中，測(cè)量基準(zhǔn)傳遞、軸線和垂直高度是高層建筑施工中質(zhì)量控制的重要問題，為了確保工程施工的質(zhì)量，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)測(cè)量工作的重視，在建筑施工中運(yùn)用GPS定位控制系統(tǒng)，能夠保障施工的質(zhì)量和測(cè)量的精確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程各項(xiàng)工作的科學(xué)、快速定位。GPS定位系統(tǒng)在高層建筑中被廣泛應(yīng)用，并且取得了良好的應(yīng)用效果。

高層建筑；FPS定位；控制測(cè)量

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，誕生了GPS定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于高層建筑當(dāng)中，能夠解決高層建筑過程中艱難的測(cè)量工作，實(shí)現(xiàn)授時(shí)和測(cè)距的空間交匯，能夠向建筑行業(yè)的施工人員提供連續(xù)、準(zhǔn)時(shí)和高精度的三維定位。在高層建筑中應(yīng)用主要是對(duì)測(cè)量基準(zhǔn)傳遞、軸線和垂直高度等進(jìn)行測(cè)量，能夠確保工程施工的精確性，方便、快速的進(jìn)行定位測(cè)量，符合建筑工程的施工質(zhì)量和施工要求，對(duì)建筑工程施工具有重要的作用。

一、GPS衛(wèi)星定位測(cè)量的基本理論

（一）GPS定位測(cè)量基本原理

GPS定位系統(tǒng)在高層建筑中被廣泛應(yīng)用，以測(cè)距交匯法為主要的施工原理，通過無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)來對(duì)高層建筑中的各個(gè)事項(xiàng)進(jìn)行測(cè)量，能夠確保高層建筑測(cè)量的精確性和合理性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的定位。GPS是科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，通過衛(wèi)星進(jìn)行信號(hào)的傳輸，能夠及時(shí)接收其它用戶傳遞過來的信息，能夠同時(shí)接收到三顆星以上的GPS衛(wèi)星信號(hào)，準(zhǔn)確的測(cè)算出GPS衛(wèi)星信號(hào)的空間坐標(biāo)，準(zhǔn)確的測(cè)量出空間位置。同時(shí)，GPS也能準(zhǔn)確的進(jìn)行定位，能夠隨著GPS衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行高速的運(yùn)動(dòng)，其坐標(biāo)值會(huì)隨之發(fā)生快速的變化，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出衛(wèi)星信號(hào)與測(cè)量站之間的距離，了解到衛(wèi)星的坐標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星測(cè)量站的準(zhǔn)確定位［1］。

（二）GPS定位測(cè)量方法

GPS定位測(cè)量主要分為以下兩種方法，主要包括靜態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位兩種方法。靜態(tài)絕對(duì)定位方法在高層建筑測(cè)量中的應(yīng)用，能夠確保接收機(jī)天線處于靜止的狀態(tài)下，主要是通過確定觀測(cè)站絕對(duì)坐標(biāo)來開展測(cè)量工作，能夠確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和合理性。運(yùn)用連續(xù)測(cè)量的方法對(duì)衛(wèi)星和觀測(cè)站之間的偽距進(jìn)行測(cè)量，能夠獲取更多的測(cè)量，確保衛(wèi)星定位的精確性。而靜態(tài)相對(duì)定位在運(yùn)用的過程中，需要在兩臺(tái)接收機(jī)的兩端分別安裝基線，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星系統(tǒng)的同步測(cè)量工作，確定地球坐標(biāo)系中的相對(duì)位置和基線向量。另外，還可以通過在接收機(jī)上安裝基線端點(diǎn)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS衛(wèi)星系統(tǒng)數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控，確定出衛(wèi)星系統(tǒng)的多條基線向量。需要將接收機(jī)固定在一個(gè)位置，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析和觀察，確定接收到的數(shù)據(jù)信息量，提高數(shù)據(jù)處理的精確度［2］。

二、GPS衛(wèi)星定位測(cè)量的特點(diǎn)

高層建筑施工相對(duì)于其他建筑施工，具有施工難度大和施工系統(tǒng)復(fù)雜化的特點(diǎn)，為了確保施工的質(zhì)量，應(yīng)該提高GPS衛(wèi)星定位測(cè)量的精確性。運(yùn)用GPS衛(wèi)星定位具有如下特點(diǎn)：第一，高層建筑具有層數(shù)較高的特點(diǎn)，需要確保施工結(jié)構(gòu)的合理性，使建筑能夠擁有良好的受力情況。并且對(duì)施工測(cè)量中的豎性測(cè)量精確度要求較高，選取的各項(xiàng)施工儀器和測(cè)量方法需要滿足高層建筑的建筑要求，要提前做好施工場(chǎng)地的檢查工作。第二，由于高層建筑的平面和立面在建筑過程中，存在施工復(fù)雜多變的情況，需要確保定位防線工作能夠與實(shí)際的施工相適應(yīng)，并配備專用的施工儀器，提高高層建筑的施工安全性［3］。

三、高層及超高層建筑施工GPS定位測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）GPS定位測(cè)量前的準(zhǔn)備工作

GPS定位測(cè)量施工前的準(zhǔn)備工作對(duì)于施工工作的順利開展具有重要的作用，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)該步驟工作的重視。在施工前需要對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)的了解，結(jié)合具體的施工要求，繪制施工圖紙，通過GPS定位測(cè)量，詳細(xì)了解軸線和層高尺寸，并且需要對(duì)軸線圖的對(duì)比基礎(chǔ)和標(biāo)準(zhǔn)層工作進(jìn)行詳細(xì)的了解，處理好兩者之間的關(guān)系。并且通過對(duì)測(cè)量出來的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的了解，能夠精準(zhǔn)的計(jì)算出建筑物平、立、剖面的形狀和尺寸等，做好高層建筑施工前的基礎(chǔ)工作，為工程施工提供標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，還需要了解設(shè)計(jì)定位防線精度要求。通過對(duì)施工圖紙的詳細(xì)了解可知，需要對(duì)建筑物的總體情況進(jìn)行詳細(xì)的了解，將各項(xiàng)工作建立在了解建筑物總體施工的標(biāo)準(zhǔn)上，對(duì)施工定位的精度進(jìn)行詳細(xì)的了解，各項(xiàng)施工都應(yīng)該建立在特定施工的基礎(chǔ)上，符合高層建筑的施工要求［4］。

（二）GPS定位測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)工作

GPS定位測(cè)量的技術(shù)設(shè)計(jì)工作是由GPS網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)和測(cè)量的精度設(shè)計(jì)兩種設(shè)計(jì)方法來共同組成的。其中GPS網(wǎng)在設(shè)計(jì)過程中，主要是依據(jù)GPS測(cè)量的線管規(guī)范和測(cè)量任務(wù)書上的內(nèi)容來決定的，需要對(duì)GPS網(wǎng)的進(jìn)度和相關(guān)密度進(jìn)行詳細(xì)的了解，滿足高層建筑測(cè)量經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的要求，確定好各點(diǎn)間的距離，明確各點(diǎn)之間的連接方法，明確觀測(cè)次數(shù)和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短等觀測(cè)方案。測(cè)量的進(jìn)度設(shè)計(jì)在實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要確保GPS網(wǎng)的設(shè)計(jì)精度能夠滿足測(cè)量精度的設(shè)計(jì)要求。大多是高層建筑工程都會(huì)將GPS網(wǎng)的平均距離和平均精度劃分為合理的等級(jí)，各等級(jí)需要滿足GPS網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)的要求。在進(jìn)行具體布局時(shí)，可以采用分級(jí)布設(shè)、越級(jí)布設(shè)和布設(shè)同級(jí)全面網(wǎng)等積分方面，需要確保GPS相鄰弦之間的精度。進(jìn)度標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高層建筑的施工具有重要的作用，是GPS網(wǎng)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的量，影響著布設(shè)方案和精確標(biāo)準(zhǔn)的效果，需要結(jié)合實(shí)際的施工情況，加強(qiáng)對(duì)人力、物力和財(cái)力的合理設(shè)置，能夠滿足當(dāng)前實(shí)際的生產(chǎn)規(guī)程和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)［5］。

（三）GPS網(wǎng)的圖形設(shè)計(jì)工作

GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)工作主要包括圖形設(shè)計(jì)的原則和圖形設(shè)計(jì)形式兩種。其中在GPS網(wǎng)圖形設(shè)計(jì)中應(yīng)該遵循以下幾項(xiàng)原則：第一，需要對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行合理的布置，設(shè)置良好的方位點(diǎn)，在對(duì)方位點(diǎn)之間的距離進(jìn)行確定的過程中，需要確保觀測(cè)點(diǎn)之間的距離，將兩者之間的距離保持在300m。第三，需要對(duì)GPS網(wǎng)點(diǎn)之間的距離進(jìn)行合理的設(shè)置，確保視野的開闊性，確保測(cè)量工作的合理性和合法性。GPS網(wǎng)的圖形形式，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，主要是采用三角形網(wǎng)或者環(huán)形網(wǎng)的形式來加強(qiáng)對(duì)GPS網(wǎng)的有效設(shè)置，需要確保數(shù)據(jù)測(cè)量的合理性，對(duì)三角形的邊進(jìn)行合理的設(shè)置，強(qiáng)化GPS的監(jiān)測(cè)能力。三角形網(wǎng)在高層建筑實(shí)際的測(cè)量過程中，具有幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)、自檢能力和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，環(huán)形網(wǎng)在實(shí)際的運(yùn)用過程中，主要是由多條獨(dú)立觀測(cè)邊來組成的，在進(jìn)行觀測(cè)過程中，具有工作量小和自檢能力相對(duì)較強(qiáng)的特點(diǎn)［6］。

（四）GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)工作

在高層建筑中運(yùn)用GPS網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，需要對(duì)GPS網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)和起算數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)等三個(gè)方面的內(nèi)容，按照合理的方法，加強(qiáng)對(duì)三個(gè)方面內(nèi)容的監(jiān)控，符合當(dāng)前高層建筑測(cè)量的要求。因此，GPS網(wǎng)的基準(zhǔn)設(shè)計(jì)是當(dāng)前高層建筑施工中一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)工作。在高層建筑實(shí)際的應(yīng)用過程中，需要加強(qiáng)對(duì)以下幾項(xiàng)工作的重視：

第一，在對(duì)FPS網(wǎng)中的地面坐標(biāo)系進(jìn)行測(cè)量的過程中，需要對(duì)坐標(biāo)系中的起算數(shù)據(jù)和聯(lián)測(cè)地方進(jìn)行合理的控制，用坐標(biāo)系進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換。高層建筑中的測(cè)量工作應(yīng)該控制在可聯(lián)測(cè)的2到3個(gè)點(diǎn)，運(yùn)用GPS網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)地面網(wǎng)的聯(lián)測(cè)工作，主要是通過對(duì)地形和地面控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)控制點(diǎn)的監(jiān)控工作，將其作為監(jiān)測(cè)中的重要約束點(diǎn)。第二，需要對(duì)GPS網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算，按照GPS的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)要求去開展測(cè)量工作，結(jié)合具體的情況，采用合理的測(cè)量方法去開展測(cè)量工作，確保GPS的計(jì)算分析能夠滿足當(dāng)前精確計(jì)量的要求，為高層建筑行業(yè)的施工提供數(shù)據(jù)支持。

結(jié)語：

GPS是科學(xué)技術(shù)的產(chǎn)物，作為一種全新的定位手段，被廣泛應(yīng)用于高層建筑的測(cè)量中來，自身具有較強(qiáng)的先進(jìn)性和優(yōu)越性，滿足高層建筑行業(yè)的施工要求。隨著GPS技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，需要對(duì)FPS應(yīng)用技術(shù)的理論基礎(chǔ)、技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)施工作進(jìn)行進(jìn)一步的研究，提高GPS技術(shù)的測(cè)量能力，加強(qiáng)對(duì)高層建筑施工測(cè)量定位工作的重視，是高層建筑中一項(xiàng)重要的測(cè)量工具和測(cè)量方法。

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［3］張具林，葉玉芹，談虎，等. 超高層建筑施工測(cè)量控制系統(tǒng)的建立與實(shí)施［J］.施工技術(shù)，2013，（05）：107-110.

［4］郅倫海.城市中心邊界層風(fēng)特性及超高層建筑動(dòng)力響應(yīng)研究［D］.湖南大學(xué)，2011.

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