分析GPS在建筑物變形觀測(cè)的應(yīng)用

韓偉

【摘? 要】建筑工程在施工和使用的過(guò)程中，受到工程地質(zhì)條件、地基處理方法以及建筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載等多個(gè)方面的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)地基和周圍地形的形變，這就需要相關(guān)企業(yè)加強(qiáng)對(duì)建筑物變形的觀測(cè)。GPS就是一種有效的建筑物變形觀測(cè)手段，基于此，論文分析了分析GPS在建筑物變形觀測(cè)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】GPS技術(shù);建筑物;變形觀測(cè);應(yīng)用

【Abstract】In the construction and application process of building engineering， the deformation of foundation and surrounding terrain often occurs due to the influence of engineering geological conditions， foundation treatment methods and loads of superstructure， which requires the relevant enterprises to strengthen the observation of building deformation. GPS is an effective means of building deformation observation. Based on this， this paper analyzes the application of GPS in building deformation observation.

1引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，我國(guó)的建筑工程行業(yè)也跟著邁上了新的臺(tái)階，我國(guó)政府和國(guó)民對(duì)于建筑工程的建設(shè)質(zhì)量也提出了更高的要求。因此，建筑物的變形觀測(cè)工作也逐漸受到重視。而GPS作為新時(shí)期的一種較為先進(jìn)的空間定位技術(shù)，將其應(yīng)用到建筑物變形觀測(cè)工作中，具有速度快、精度高且自動(dòng)化水平較高等特點(diǎn)，但是也具有一定的缺陷?；诖?，本文就建筑物變形觀測(cè)工作的重要意義、GPS在建筑物觀測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和不足、主要應(yīng)用模式和誤差分析方面做了簡(jiǎn)單討論。

2建筑物變形觀測(cè)工作的重要意義

建筑工程在前期的施工過(guò)程和后期投入使用過(guò)程中都會(huì)受到各種因素的影響，引起建筑物地基的變形或者建筑物四周地形的變形，這就需要對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)。目前，因?yàn)榻ㄖ镄巫兺ǔＧ闆r下是難以避免的，因此，我國(guó)在相關(guān)的規(guī)章制度上也對(duì)其形變范圍制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，如果超出了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，那將會(huì)對(duì)建筑物的建設(shè)和使用埋下安全隱患，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致建筑物的開(kāi)裂，或者是建筑物在發(fā)生不均勻的沉降以后出現(xiàn)較為明顯的傾斜、坍塌現(xiàn)象，威脅使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)對(duì)建筑物的變形觀測(cè)，研究建筑物出現(xiàn)變形的原因、變形的速度以及變形的規(guī)律等，可以對(duì)建筑物在使用過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況進(jìn)行及時(shí)分析和解決，對(duì)于保證建筑物的使用安全，維護(hù)使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全等方面有著至關(guān)重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 GPS在建筑物觀測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和不足

3.1 GPS在建筑物觀測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GPS在建筑物變形觀測(cè)工作中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，CPS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，其自動(dòng)化水平相對(duì)傳統(tǒng)的觀測(cè)技術(shù)來(lái)講更高，且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資料的自動(dòng)化收集。另外，工作人員在利用CPS技術(shù)進(jìn)行建筑物變形觀測(cè)工作時(shí)，通常情況下，需要借助數(shù)據(jù)接收機(jī)，其具有自動(dòng)跟蹤和定位衛(wèi)星信號(hào)的作用，在很大程度上也降低了建筑工程變形觀測(cè)的成本，提高了建筑物變形觀測(cè)的效率;第二，工作人員應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行建筑物變形觀測(cè)時(shí)，受到自然條件的影響較小，可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的變形觀測(cè);第三，觀測(cè)站間不需要進(jìn)行通視，在觀測(cè)的過(guò)程中，只需要保證上空視野開(kāi)闊即可，其在觀測(cè)網(wǎng)點(diǎn)的選擇上較為靈活，在很大程度上可以突破傳統(tǒng)的觀測(cè)方法的限制;第四，GPS技術(shù)在建筑物觀測(cè)的應(yīng)用過(guò)程中，測(cè)量速度較快，且精確度較高，在觀測(cè)的過(guò)程中可以同時(shí)獲取觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo);第五，GPS技術(shù)還可以應(yīng)用在建筑物的垂直變形測(cè)量工作中，應(yīng)用范圍較廣[1]。

3.2 GPS在建筑物觀測(cè)應(yīng)用中的不足

3.2.1 變形觀測(cè)條件較差

GPS在建筑物觀測(cè)中的首要應(yīng)用不足就是變形觀測(cè)的條件較差，例如，在實(shí)際觀測(cè)的過(guò)程中，有部分衛(wèi)星容易被遮擋，觀測(cè)的視野較為窄小，存在多路徑誤差等。另外，GPS技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，大壩兩側(cè)的自然條件通常差異較大，進(jìn)而對(duì)最終的觀測(cè)結(jié)果造成影響。

3.2.2 垂直位移觀測(cè)精度有待提高

GPS技術(shù)應(yīng)用到建筑物變形工作中，雖然在水平位移的觀測(cè)上精度較高，但是，根據(jù)相關(guān)資料顯示，GPS技術(shù)在垂直位移的觀測(cè)上，精度還有待提高。因此，如果是在精度要求較高的垂直位移的觀測(cè)上，GPS技術(shù)則難以滿足實(shí)際的檢測(cè)要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水平位移和垂直位移的同時(shí)定位觀測(cè)。

4 GPS在建筑物變形觀測(cè)中的主要應(yīng)用模式

4.1 周期性變形觀測(cè)模式

目前，GPS技術(shù)在我國(guó)建筑物變形觀測(cè)中的最主要的應(yīng)用模式就是周期性變形觀測(cè)模式的應(yīng)用。這種觀測(cè)模式和我國(guó)傳統(tǒng)的觀測(cè)模式相比較，具有一定的相通的地方，其主要應(yīng)用范圍是變形較為緩慢的建筑物，觀測(cè)方法通常是靜態(tài)相對(duì)定位的方式。在觀測(cè)周期上沒(méi)有明確的限制，一個(gè)周期可以是幾個(gè)月，也可以是幾年。周期性變形觀測(cè)模式采取的是邊連式構(gòu)成檢測(cè)網(wǎng)，在完成數(shù)據(jù)收集以后，工作人員需要利用相關(guān)的專業(yè)軟件進(jìn)行觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理。

4.2 固定GPS測(cè)站陣列觀測(cè)模式

固定GPS測(cè)站陣列觀測(cè)模式在我國(guó)建筑物變形觀測(cè)工作中的應(yīng)用也較為廣泛，其在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，主要通過(guò)固定的CPS儀器來(lái)實(shí)現(xiàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集，并對(duì)所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)。工作人員可以根據(jù)建筑物變形觀測(cè)的實(shí)際要求，將周期性變形觀測(cè)模式和固定GPS測(cè)站陣列觀測(cè)模式結(jié)合起來(lái)，從而滿足建筑物變形觀測(cè)的實(shí)時(shí)性要求。另外，工作人員利用GPS測(cè)站陣列還可以有效提高建筑物變形觀測(cè)的靈敏度和精確度，最終提高建筑物變形觀測(cè)工作的效率[2]。

4.3 GPS-RTK動(dòng)態(tài)觀測(cè)模式

在實(shí)際應(yīng)用GPS-RTK動(dòng)態(tài)觀測(cè)模式的過(guò)程中，以載波相位為基礎(chǔ)，然后采取差分技術(shù)對(duì)兩個(gè)觀測(cè)站的載波觀測(cè)值進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)處理，以此來(lái)反映被觀測(cè)建筑物的較為精準(zhǔn)的三維坐標(biāo)。另外，工作人員利用GPS-RTK動(dòng)態(tài)觀測(cè)模式，還可以利用觀測(cè)站點(diǎn)將相位的觀測(cè)值和坐標(biāo)值發(fā)送給流動(dòng)站，而流動(dòng)站在接收到數(shù)據(jù)以后，可以根據(jù)自身的采集到的載波相位數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)鏈的實(shí)時(shí)處理。而且，GPS-RTK動(dòng)態(tài)觀測(cè)模式的計(jì)算速度也較快，根據(jù)相關(guān)資料顯示，GPS-RTK最快能夠以20Hz的速率輸出定位結(jié)果，定位精度平面為+10mm，高程為+20mm。其實(shí)時(shí)觀測(cè)效果較為良好。

5 GPS在建筑物變形觀測(cè)中的應(yīng)用誤差分析

5.1 和衛(wèi)星相關(guān)的誤差

GPS技術(shù)在建筑物變形觀測(cè)工作的應(yīng)用過(guò)程中，其誤差產(chǎn)生的原因主要體現(xiàn)在和衛(wèi)星相關(guān)的誤差，其具體表現(xiàn)為：衛(wèi)星鐘出現(xiàn)誤差會(huì)直接導(dǎo)致偽碼測(cè)距和載波相位測(cè)量產(chǎn)生誤差，最終影響GPS技術(shù)在建筑物變形觀測(cè)工作中的應(yīng)用效果。因此，工作人員在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，需要加強(qiáng)對(duì)GPS衛(wèi)星鐘的分析，及時(shí)糾正GPS衛(wèi)星鐘的鐘差。

5.2 與傳播路徑有關(guān)的誤差

GPS技術(shù)在建筑物變形觀測(cè)工作的應(yīng)用過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)和傳播路徑相關(guān)的誤差，這種誤差產(chǎn)生的主要原因是電離層折射給建筑物觀測(cè)效果的效果。另外，GPS技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，受到傳播路徑上的電子總量的影響，電磁波傳播也會(huì)出現(xiàn)一定程度的延遲，最終對(duì)建筑物的觀測(cè)效果造成影響。因此，工作人員在利用GPS技術(shù)進(jìn)行建筑物變形觀測(cè)時(shí)，需要加強(qiáng)對(duì)測(cè)站的選擇，盡量避免在較為光滑的地方進(jìn)行測(cè)量，也不要選擇電磁場(chǎng)較為嚴(yán)重的地方[3]。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑物建設(shè)過(guò)程中和后期使用的過(guò)程中，受到地基自身荷重以及各種外力作用的影響，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)建筑物的沉降、傾斜、位移等變形現(xiàn)象，在很大程度上也會(huì)影響建筑物使用的安全性。因此，相關(guān)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)建筑物變形觀測(cè)工作的重視，采用新時(shí)期的GPS技術(shù)，及時(shí)掌握建筑物的變形規(guī)律和變形數(shù)據(jù)，從而最大限度降低企業(yè)的損失，充分發(fā)揮GPS技術(shù)在建筑物變形觀測(cè)工作中的作用，保證建筑物的安全。

【參考文獻(xiàn)】

【1】姚建東.竣工后高層建筑變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS技術(shù)的價(jià)值探究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2018（12）：11-15.

【2】戶進(jìn).GPS技術(shù)在建筑物變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2015（4）：204-204.

【3】奚小軍.基于GPS動(dòng)態(tài)變形監(jiān)測(cè)的建筑物結(jié)構(gòu)特性分析[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（4）：118-120.