GPS静态测量技术在建筑物变形监测中的应用策略

信息技术与应用　Ｃｈｉｎａ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗ　

ＧＰＳ静态测量技术在码头变形监测中的应用　

苏治明　（广州港工程管理有限公司，广东广州５１０７３０）　

ｔｉｌｌ要】随着测量技术的日新月异，全球定位系统ＧＰｓ技术广泛应用到工程测量中。由于ＧＰｓ接收机具有体积小、重量轻、易于携带和高精度　

技术指标等特点，为工程测量带来革命性的变化。本文先对ＧＰＳ静态相对定位原理、作用做一个介绍，然后结合广，ｋｌ，Ｉ市南沙港区一期码头变形监测的项　目中应用ＧＰＳ静态测量技术的情况Ｉ阐明在码头变形监测中运用ＧＰＳ技术建立基准网并结合传统的测量方法是一种行之有效方式。通过技术的使用，大　大提高了监测效率，减少了工作量。　【关键词ｌ　ＧＰＳ静态测量变形监测　

在广州市南沙港区一期码头的变形监测项目中，由于测区位于　

珠江三角洲地理几何中心、广佛经济圈和珠三角西翼城市通向海洋　

的必由之路，项目码头作业区日夜不息，车水马龙，极其繁忙，且变　

形监测点都分布于能及时反映码头变化的码头边沿上，这就限定了　

测量人员不能长时间处于正在作业的吊机之下。如果采用传统的测　

量方法，那么只能布设支导线或闭合导线的形式，不但网的几何图　

形强度差，而且其测量精度也难以保证。采用ＧＰＳ技术建立基准网，　

可以改善基准网的几何图形，提高测量精度。但又由于现场条件的　

限制，无法利用ＧＰＳ技术对所有的监测点进行监测。于是在本项目采　

用ＧＰＳ技术＋全站仪的监测方案，也就是使用ＧＰＳ技术建立平面控　

制网，采用全站仪通过交会法或极坐标法对监测点进行监测。　

１　ＧＰＳ的静态相对定位原理概述　

ＧＰＳ定位的基本原理是以ＧＰＳ卫星至用户接收机天线之间的　

距离为观测量，根据已知的卫星瞬时坐标，利用空间距离后方交会，　确定用户接收机天线所对应的观测站的位置。ＧＰＳ静态定位指接收　

机在定位过程中位置静止不动。具体就是若干台ＧＰＳ接收机跟踪　

ＧＰＳ卫星信号所得的值，通过求差的方法，得出各观测站间的坐标差　

GPS测量技术在水利工程高精度变形监测网中的应用

【摘要】伴随着我国科技的迅速发展，gps测量技术的应用范围也越来越广泛，gps测量技术在水利工程高精度变形监测网中的应用得到了很大的时效。本文主要阐述gps测量技术的特点和局限性、gps测量技术在水利工程中的常用的方式、变形监测网中控制网的布设情况和对数据的处理、gps测量技术在水利工程高精度变形监测网的质量的评价。

【关键词】gps测量技术；水利工程；变形监测；观测数据

伴随着我国经济的发展，水利工程是一项关乎国计民生的重大建设工程，做好水利工程的建设工作非常重要。gps系统是一种具有连续性和高精度的测量仪器，对水利工程的建设有很大的影响。因此，我们就要掌握gps测量技术在水利工程精度变形监测网中的应用进行系统的分析。

1.gps测量技术的特点和局限性

1.1 gps测量技术的特点

gps测量技术的特点主要体现在以下几个方面：

（1）gps测量技术能够为一些用户提供连续性的工作，因此gps测量技术具有连续性的特点。

（2）gps测量技术开始正常工作运行的时候，不会受天气的影响，可以进行全天候的工作，因此，gps测量技术具有全天候工作的特点。

（3）gps测量技术在工作的时候，只要能够满足其测量的条件，

那么就能够实现测量精度的准确性，因此，gps测量技术具有测量的安全性和可靠性的特点。

（4）gps测量技术能够达到测量的精度，其中没有误差的产生。

（5）gps测量技术的劳动强度是非常大的，只要满足了具体的工作条件，那么就可以轻松的进行高精度的作业。

（6）gps测量技术的速度是非常快的，对一个测点进行定位只需要几秒钟的时间。

1.2 gps测量技术的局限性

（1）利用gps技术在对一些河道进行测量的时候存在着一些局限性，同时也会受到一些外部环境的影响，因此在进行测量的时候就要避开高压电路或者具有非常强的电磁干扰的地方。

ｉ　捆　ｉ－：　。。　。．。　。　。　。　。。　。　。　建筑科学　Ｇ　Ｐ　Ｓ测量技术在建筑物动态监测中的应用探讨　朱延文　（东北电力设计院　吉林长春　１　３００３１）　摘要：本文基于笔者多年从事工程测量的相关工作经验，以ＧＰｓ测量技术在建筑物动态监测中的应用为研究对象，分析探讨了ＧＰｓ动态　监测的原理和方法，相信对从事相关工作的同行有蓑重要的参考价值和借鉴意义。　关键词：大型建筑物　动态监测　ＧＰＳ　原理　方法　中图分类号：ＴＢ２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６　７４—０９８ｘ（２ｏ１ｏ）ｏ１（ｂ）一００４８—０１　大型结构建筑物动态监测工作是对其关键部位进行连续实时　监测，为评估结构物的稳定性、耐久性和可靠性提供有价值的信　息。在台风、温度变化、载荷变化以及地震等因素的影响下，许多大　型结构建筑物诸如长桥、塔和高层建筑物等会产生震动和发生位　移，甚至会有倒塌事故的发生。因此对大型结构建筑物进行动态监　测，不但可以及时发现结构物的危害并采取相应的维护措施，避免　灾难性的事故发生，而且对结构物的安全运营、损伤检测、突发事　件（如强烈地震、强台风或其它严重事故）后的结构剩余寿命的评估　以及检验结构物设计参数的正确性等等，都具有非常重要的意义。　目前，对大型结构建筑物的动态监测已成为大型构筑物建设及运　营阶段不可缺少的工作，并成为土木工程、结构工程等专业领域的　一个非常活跃的研究方向。　本文主要介绍基于ＧＰＳ技术的大型结构建筑物动态监测原理、　方法和国内外的几个典型实例，提出了监测数据管理与可视化方　案，并对未来大型结构建筑物动态监测系统进行展望。　１　ＧＰＳ动态监测原理　由于结构物的震动和位移比较小，当ＧＰＳ技术用于大型结构动　态监测时，必须采用高精度的ＧＰＳ定位方法。为获得厘米级甚至毫　米级的精度，可以采用差分ＧＰＳ载波相位的方法。由于刚性结构物　体的震动范围比较小，所以采用ＧＰＳ技术难以完成对刚性结构物　的动态监测，ＧＰＳ定位技术通常用于柔性结构物的动态位移监测，　如长跨距的悬素桥、高层建筑或高塔等结构物。下面主要探讨位移　监测原理。　ＧＰＳ　ＲＴＫＩＩ［Ｉ实时动态ＧＰＳ技术，它是一种可以在野外实时获　得测点最终三维坐标的ＧＰＳ￣Ｕ量方法，在定位、导航、工程施工、大　型结构建筑物变形的动态监测等方面有很大的潜力。ＧＰＳ定位是　通过同时接受收４颗以上ＧＰＳ卫星信号，测定卫星到接收机的距离　进行定位。为提高定位精度，可利用载波相位进行定位。载波相位　进行定位是利用差分方式。　即将一台接收机安装在一个已知坐标的固定点上，也称基准　站，在待测点上（称监测站）安置ＧＰＳ接收机。将基准站接收的ＧＰＳ卫　星信号，既测定的至各卫星的伪距、相位观测值、卫星星历、多谱勒　频移等，通过数据通信链，如无线广播、光纤电缆等，传到监测站，　并和监测站接收的信号进行差分处理，即可得到高精度的定位结　果。常用的差分模型是双差方程。利用基准站和监测站对同一卫星　载波相位观测方程求差为单差方程，若利用不同卫星的单差方程　在求差为站际双差方程：　，　△△（ｐ　６１　２＝　一［Ｐ　（ｔ　）一ｐ　（ｔ　）一ｐ　（１，）＋Ｐ　２（ｔ，）］＋　Ｃ　ｆ［ａＴ　２。Ｐ　（ｆ　）一△Ｔ，２　。　（ｔ　）一△ｔ，１，。　（ｔ　）＋△Ｔ　。　（ｔ　）］　＋／［△Ｔ二　（ｆ　）一△ｔ二　（ｔ　）一△ｔ　（ｔ　）＋△Ｔ　１。　（ｆ　）］　＋Ⅳ　（ｔ　）一Ⅳ　（，　）～Ｎ　６１（ｔ　）＋Ｎ　（ｆ　）　式中为△△　站际、星际载波相位差分观测值，　（‘）一　（ｔ）一　（　）＋　（‘）为接收机到卫星的距离，ｂ为基准点，　Ｓ为监测点，１，２表示不同卫星号，△　为对流层延迟，△　为电　离层延迟，Ⅳ为载波相位的整周模糊度。　从上面公式可以看出，卫星钟差、接收机钟差已经消除，若基　准站和监测站相距不远，基准站、监测站卫星信号的电离层延迟和　对流层延迟相关性好，公式中，第２，３项可视为零，所以只要能将整　周模糊度。求准，则利用同时观测颗卫星选定的双差方程即可实现　实时定位，定位精度可以达到ｌ～２ｃｍ。　２国内外建筑物ＧＰＳ动态检测研究　国内外有采用ＧＰＳ进行大型结构物动态监测的许多成功的事　例，主要分为高层建筑、大型桥梁的实时动态位移监测。例如加拿　大的卡尔加里塔、英国亨伯大桥、日本明石的凯约大桥、香港青马　控制区的三桥、新加坡的共和国大厦，以及中国的虎门大桥和深期Ｉ　帝王大厦等都成功地应用了ＧＦＳ技术进行动态监测工作。　加拿大利用差分ＧＰＳ载波相位的方法于ｌ９９３年成功地对卡尔　加里市的卡尔加里塔进行了动态变形监测。该塔大约１６０ｍ高，基　准站安装在塔北面约１ｋｍ的低层公寓楼顶，在塔顶安装了两个监　测点（一个备份）。数据采集工作于ｌ９９３年１】月９日早上进行，以１ＯＨｚ　的采样频率进行了ｌ５ｍｉｎ的同步数据观测。对监测结果进行处理　后，得到该塔在东西向和南北向的震动频率大约为０．３Ｈｚ，南北、东　西方向的振幅分别为±１５，±５ｃｍ。　英国利用ＧＰＳ技术对位于亨伯河Ｅｌ的亨伯大桥进行了动态监　测工作。该桥长２２２０ｍ，由两个高为１　５５．５ｍ的塔将桥分为三跨段，　主跨经１４１０ｍ。监测点位于桥的中部和桥搭上，基准点位于距桥　１．５ｋｍ远的地方，并精确测定其三维坐标。所采用的接收机为　Ａｓｈｔｅｃｈ　Ｚ一Ⅱ型双频ＧＰＳ接收机，通信系统采用Ｒａｃａｌ　Ｄｅｌｔａ　１Ｉ　型超高频遥感链接，软件为Ａｓｈｔｅｃｈ’Ｓ　ＰＮＡＶ实时处理软件。监　测的目的是监测大桥中央位置在桥的各轴线方向的位移以及桥塔　在东南、西北和垂直方向上的位移。　中国大陆也有一些采用ＧＰＳ技术用于结构动态监测的成功例　子，如虎门大桥的实时动态监测，测定帝王大厦在台风作用下的位　移和震动频率。虎门大桥主跨经１　５３８．５ｍ。为了实时监测桥梁在台　风、交通负荷及温度条件下桥梁的工作状态，在桥跨的中部、四分　之一、／　分之一处和塔的横梁上安装了７台ＧＰＳ接收机。采样频率　为５Ｈｚ，并于２０００年５月开始进行大桥的安全监测。实践表明，采用　ＧＰＳ技术获得的监测位移值可用于桥的安全分析。　３结论　ＧＰＳ技术可以克服传统的结构监测方法的缺点。它可以克服气　候条件的限制而进行全天候观测。目前许多ＧＰＳ接收机采用差分　ＧＰＳ载波相位测量可以达到厘米级甚至毫米级的精度，并具有　１０Ｈｚ甚至２０Ｈｚ的采样频率。ＧＰＳ定位测量可以实时地得到监测点　的三维坐标，特别是可实现多点同步观测，受外界影响小，数据采　集方便，可实现实时性、自动化管理。所有这些优点为大型构筑物　进行实时动态监测提供了良好的技术支持。国内外的实例表明，　ＧＰＳ技术在大型构筑物动态监测中具有广阔的应用前景。随着ＧＰＳ　技术、计算机技术和网络技术的发展，未来大型构筑物动态监测系　统将是一个集ＧＰＳ技术、数据库技术、可视化技术和网络技术为一　体的综合性技术系统。　参考文献　［１］朱照荣．城市ＧＰＳ应用及发展趋势探讨［Ｊ】．北京测绘，２００２（３）．　【２】周忠谟．关于高精度ＧＰＳ￣ｌｌ量的个别问题测绘工程，ｌ９９４（４）．　［３］李雷生．建筑物静态变形监测方法研究［Ｊ］．科技创新导报，　２００９，２６：１４３．　４８　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌ

施工技术与应用　

现代测量技术ＧＰＳ在变形监测中的应用　豳豳强　

摘要：在房地产业蓬勃发展的今天，房屋质量越来越受到人们的重视，而与测量相关的变形监测是房屋施工质量得到保证重要环　

节之一，作为一名从事变形观测多年的测量工作者，在此对现代测量技术ＧＰｓ在变形监测中的应用做简要阐述与谈谈自己的见解。　

关键词：现代测量技术ＧＰＳ，变形监测，应用与见解　

引言：　

一、现代测量技术ＧＰＳ　

现代测量技术ＧＰＳ这实际在沉降中的应用就是ＧＰＳ—ＲＴＫ常规基站电台　

模式和网络ＲＴＫ两种。ＧＰＳ—ＲＴＫ测量定位技术，简单的说就是通过卫星与基　

准站矫正，得到流动站测量点的三维立体数据，并达到厘米级精度。ＧＰＳ—ＲＴＫ　

测量技术的作业模式就是，基准站通过基站信号，也就是术语数据链模式，将　

其卫星相位的观测值和基准站坐标信息一起传送给流动站ＲＴＫ。流动站通过　

接收来自基准站的数据，并且采集测量点流动站的观测数据，并在系统内组　

成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级的，同基准站统一坐标系统的　

流动站测量点三维坐标数据，信号好的位置，可以达到秒级定位（一秒定位）。　

一般在沉降观测中，流动站在保持水平位置的情况下，连续观测１５次，取平均　

数，流动站可处于静止状态，也可处于运动状态；静止状态非常常用，不详细　

解释，主要介绍流动站运动状态测量。可在固定点上先进行初始化后再进入　

动态作业，也可在动态条件下直接开机，并在动态环境下完成周模糊度的搜　

索求解。在整周末知数解固定后，即可进行每个历元的实时处理，只要能保持　

四颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形，则流动站可随时给出厘　

米级定位结果。车载ＧＰＳ就很好的诠释了这一理论，不过精度差的大，不可能　

用做工程施工测量。ＧＰＳ—ＲＴＫ技术的关键在于数据处理技术和传输技术，　

ＧＰＳ—ＲＴＫ流动站定位时，流动站要能实时的接收基准站传送过来的观测数　

据，数据量相对是比较大的，一般设置的波特率是９６００，无线电传送这些数据