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摘要：GPS是一种以卫星为基础的无线电导航定位系统，在建筑物变形监测中，通常需要对建筑物在地质及外力作用下、随时间所产生的倾斜、裂缝及位移等变形现象进行测量，为了确保测量的准确性，将GPS定位技术应用在建筑变形监测中，以保证房屋建筑的工程质量和安全性。
关键词：GPS定位技术 建筑物变形监测 安全性
中图分类号：TU714文献标识码： A
前言：
针对比较密集的城市高层建筑修建，尤其是深基坑的垂直开挖，由于施工中的各种影响因素较多，则容易引起深基坑开挖在施工过程中容易发生支护结构失稳，或者边坡坍塌等事故发生，所以，进行建筑物变形监测是非常有必要的。
一、GPS变形监测技术的特点及模式
（一）GPS定位技术在建筑物变形监测中的特点
在变形监测中，GPS定位技术得到广泛应用，与传统的监测技术相比，其具有以下特点：第一，GPS变形监测技术自动化程度高，在GPS测量数据采集中，其可以通过自动跟踪锁定卫星信号来实现实时自动地接受数据，尤其是对于需要长期监测的工程来说，采用GPS变形监测技术，不仅可以减少观测周期，也可以提高工作人员对变形的响应能力；第二，GPS定位测站不需要相互通视，GPS定位时，只需要测站上空视野开阔即可；第三，具有测量速度快和定位精度高的特点，并且也能同时测量定位点的三维坐标，能确保监测时域和空域的一致性；第四，可以实现全天候的作业，GPS定位不受时间、地点和天气状况的限制；第五，可以精确测定测站点的大地高，也可直接用于垂直变形监测。但是，应用GPS进行变形監测，其也存在不足之处，包括点位选择自由度相对较低、变形监测条件差、垂直位移监测精度不够和函数关系复杂，误差来源多等缺点。
（二）GPS在建筑物变形监测中的作业模式
1、GPS周期性变形监测作业模式，与传统的检测模式相比，周期性变形监测模式都是应用于变形相对较缓慢的监测情况，但是，对于周期性检测，其主要采用的是GPS静态相对定位方法，并采用边连式构成监测网和后处理软件的数据处理技术来进行数据处理与分析。
2、固定GPS测站阵列模式，其主要利用的是固定GPS仪器的测量原理来实现长时间的数据采集，针对所获得的数据，可以利用数据分析软件对其进行分析、预测，但是，由于不同的监测对象有不同的精度要求，因此，在建筑区变形监测中，既可以采用静态相对定位的方式，也可以采用动态相对定位的观测模式，这两种模式都具有数据连续性、高时间分辨率的特性，不仅可以减少人工的干预，也可以方便建筑物变形信息的捕捉，以满足响应变形实时性的要求。
3、GPS-RTK动态监测作业模式，其主要是以载波相位为基础来实现差分技术的实时计算，并显示用户测站的三维坐标和三维坐标的精度，在观测过程中，测站将用户测站的三维坐标和相位观测值利用数据链主动发送给具有接受数据功能的流动站，并实时处理流动站自身观测到的载波相位观测值，这样就可以对流动点的坐标进行解算，据资料表明，采用GPS-RTK动态监测作业模式，其定位精度平面可以达到±9ｍｍ，高程±２1ｍｍ。
二、工程监测应用研究
分析超高型钢筋混凝土建筑物电视塔塔高264m的监测，为了确保建筑物施工质量和施工安全，需要对电视塔中心线垂直高度和塔身扭转进行监测，这就要求需要根据《工程变形测量规范》和电视塔中心线倾斜监测技术方案来确定电视塔中心线垂直度监测精度要求，由于该监测工作空间位置较小，施工干扰性也较大，这给监测工作带来了一定的难度，因此，采用GPS静态定位监测法对电视塔中心线垂直高度进行监测，以保证监测所获得数据的精确性和完整性。
（一）GPS变形监测控制网的建立
由于电视塔位于城中心，具有建筑密集和交通繁忙的特点，这就导致在建立高精度的变形监测控制网中，不能将基准点建立在地平面上，因此，为了确保基准点的稳定性，采用分期布设的方法将基准点建立在年代较久和结构稳定性较好的建筑区的框架结构称重柱上，如图1所示，表示电视塔变形监测基准网，其主要布设了5个基准点，其都建立了混凝土观测墩和埋设了高精度强制对中基座，这些基准点与电视塔中心的平均距离为250mm。
图1变形监测基准网
（二）GPS变形监测技术对基础轴线的测量
在建立基准网中，由于广播电视塔正在施工，这就导致无法采用常规方法来获得电视塔中心处的坐标和8个轴线控制桩的坐标及方向，因此，采用GPS静态定位监测法，通过与基准网连接，并对8个轴线控制点进行精确监测，这样就可以将所测得的坐标纳入到电视塔的变形监测独立坐标系中，然而，随着电视塔体的升高，导致原来的控制点与塔体的距离太近，这给塔体轴线监测带来了一定的困难，因此，为了更进一步精确测量塔的中心坐标和轴线方位角，可以通过延长8个轴线控制点与塔心的距离，即通过增加8个轴线控制点的方式来测得塔心坐标和轴线方位角，并将其作为塔体轴线垂直度分析的基准点和塔体扭转分析的基准线。另外，在变形监测中，应采用双频GPS测量系统，并且每条基线的施工测量应达到50min以上，由于大多数观测期间卫星数多于7颗，因此，GPS所测得的同步环与异步环闭合差检验应达到国家C基准网标准。
（三）结果分析
根据电视塔中心线垂直高度的监测要求和实际施工现状对中线倾斜与轴线扭转进行检测，该工程主要采用LeicaPS200仪器的GPS静态定位监测法和事后处理分析的方式对其进行测量，通过对塔体高度31.5m、200m和255m处进行测量，可以得出X方向的偏差为-0.005,而Y轴方向的偏差为-0.003，其偏差值为0.0058，由此可知，塔内四条轴线的扭转量均为超过5mm，由于电视塔监测要求塔中心轴线偏移的允许偏差为0.100，因此，塔体中线线的垂直偏移量在允许偏差范围内，总的来说，在建筑物变形监测中，采用GPS定位技术，不仅提高了变形监测的时空采样率，也为建筑物变形分析提供了重要的参考信息。
三、结论与反思
在建筑物变形监测中，充分利用GPS定位技术的优势来实现GPS变形监测技术，通过建立变形监测控制网对建筑物的中心线垂直高度及轴线扭转进行监测，确保数据的精确性，以保证监测工作的可靠性和完备性。
参考文献：
[1]曲亚男. GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用研究[D].山东大学,2012.
[2]汪新. GPS变形监测数据处理方法的研究[D].西南交通大学,2013.
[3]申小平,曹豪荣,唐钱龙. GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用[J]. 土工基础,2012,02:96-98.
[4]赵宜行. GPS变形监测技术及其数据处理方法研究[D].西安科技大学,2009.
关键词：GPS定位技术 建筑物变形监测 安全性
中图分类号：TU714文献标识码： A
前言：
针对比较密集的城市高层建筑修建，尤其是深基坑的垂直开挖，由于施工中的各种影响因素较多，则容易引起深基坑开挖在施工过程中容易发生支护结构失稳，或者边坡坍塌等事故发生，所以，进行建筑物变形监测是非常有必要的。
一、GPS变形监测技术的特点及模式
（一）GPS定位技术在建筑物变形监测中的特点
在变形监测中，GPS定位技术得到广泛应用，与传统的监测技术相比，其具有以下特点：第一，GPS变形监测技术自动化程度高，在GPS测量数据采集中，其可以通过自动跟踪锁定卫星信号来实现实时自动地接受数据，尤其是对于需要长期监测的工程来说，采用GPS变形监测技术，不仅可以减少观测周期，也可以提高工作人员对变形的响应能力；第二，GPS定位测站不需要相互通视，GPS定位时，只需要测站上空视野开阔即可；第三，具有测量速度快和定位精度高的特点，并且也能同时测量定位点的三维坐标，能确保监测时域和空域的一致性；第四，可以实现全天候的作业，GPS定位不受时间、地点和天气状况的限制；第五，可以精确测定测站点的大地高，也可直接用于垂直变形监测。但是，应用GPS进行变形監测，其也存在不足之处，包括点位选择自由度相对较低、变形监测条件差、垂直位移监测精度不够和函数关系复杂，误差来源多等缺点。
（二）GPS在建筑物变形监测中的作业模式
1、GPS周期性变形监测作业模式，与传统的检测模式相比，周期性变形监测模式都是应用于变形相对较缓慢的监测情况，但是，对于周期性检测，其主要采用的是GPS静态相对定位方法，并采用边连式构成监测网和后处理软件的数据处理技术来进行数据处理与分析。
2、固定GPS测站阵列模式，其主要利用的是固定GPS仪器的测量原理来实现长时间的数据采集，针对所获得的数据，可以利用数据分析软件对其进行分析、预测，但是，由于不同的监测对象有不同的精度要求，因此，在建筑区变形监测中，既可以采用静态相对定位的方式，也可以采用动态相对定位的观测模式，这两种模式都具有数据连续性、高时间分辨率的特性，不仅可以减少人工的干预，也可以方便建筑物变形信息的捕捉，以满足响应变形实时性的要求。
3、GPS-RTK动态监测作业模式，其主要是以载波相位为基础来实现差分技术的实时计算，并显示用户测站的三维坐标和三维坐标的精度，在观测过程中，测站将用户测站的三维坐标和相位观测值利用数据链主动发送给具有接受数据功能的流动站，并实时处理流动站自身观测到的载波相位观测值，这样就可以对流动点的坐标进行解算，据资料表明，采用GPS-RTK动态监测作业模式，其定位精度平面可以达到±9ｍｍ，高程±２1ｍｍ。
二、工程监测应用研究
分析超高型钢筋混凝土建筑物电视塔塔高264m的监测，为了确保建筑物施工质量和施工安全，需要对电视塔中心线垂直高度和塔身扭转进行监测，这就要求需要根据《工程变形测量规范》和电视塔中心线倾斜监测技术方案来确定电视塔中心线垂直度监测精度要求，由于该监测工作空间位置较小，施工干扰性也较大，这给监测工作带来了一定的难度，因此，采用GPS静态定位监测法对电视塔中心线垂直高度进行监测，以保证监测所获得数据的精确性和完整性。
（一）GPS变形监测控制网的建立
由于电视塔位于城中心，具有建筑密集和交通繁忙的特点，这就导致在建立高精度的变形监测控制网中，不能将基准点建立在地平面上，因此，为了确保基准点的稳定性，采用分期布设的方法将基准点建立在年代较久和结构稳定性较好的建筑区的框架结构称重柱上，如图1所示，表示电视塔变形监测基准网，其主要布设了5个基准点，其都建立了混凝土观测墩和埋设了高精度强制对中基座，这些基准点与电视塔中心的平均距离为250mm。
图1变形监测基准网
（二）GPS变形监测技术对基础轴线的测量
在建立基准网中，由于广播电视塔正在施工，这就导致无法采用常规方法来获得电视塔中心处的坐标和8个轴线控制桩的坐标及方向，因此，采用GPS静态定位监测法，通过与基准网连接，并对8个轴线控制点进行精确监测，这样就可以将所测得的坐标纳入到电视塔的变形监测独立坐标系中，然而，随着电视塔体的升高，导致原来的控制点与塔体的距离太近，这给塔体轴线监测带来了一定的困难，因此，为了更进一步精确测量塔的中心坐标和轴线方位角，可以通过延长8个轴线控制点与塔心的距离，即通过增加8个轴线控制点的方式来测得塔心坐标和轴线方位角，并将其作为塔体轴线垂直度分析的基准点和塔体扭转分析的基准线。另外，在变形监测中，应采用双频GPS测量系统，并且每条基线的施工测量应达到50min以上，由于大多数观测期间卫星数多于7颗，因此，GPS所测得的同步环与异步环闭合差检验应达到国家C基准网标准。
（三）结果分析
根据电视塔中心线垂直高度的监测要求和实际施工现状对中线倾斜与轴线扭转进行检测，该工程主要采用LeicaPS200仪器的GPS静态定位监测法和事后处理分析的方式对其进行测量，通过对塔体高度31.5m、200m和255m处进行测量，可以得出X方向的偏差为-0.005,而Y轴方向的偏差为-0.003，其偏差值为0.0058，由此可知，塔内四条轴线的扭转量均为超过5mm，由于电视塔监测要求塔中心轴线偏移的允许偏差为0.100，因此，塔体中线线的垂直偏移量在允许偏差范围内，总的来说，在建筑物变形监测中，采用GPS定位技术，不仅提高了变形监测的时空采样率，也为建筑物变形分析提供了重要的参考信息。
三、结论与反思
在建筑物变形监测中，充分利用GPS定位技术的优势来实现GPS变形监测技术，通过建立变形监测控制网对建筑物的中心线垂直高度及轴线扭转进行监测，确保数据的精确性，以保证监测工作的可靠性和完备性。
参考文献：
[1]曲亚男. GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用研究[D].山东大学,2012.
[2]汪新. GPS变形监测数据处理方法的研究[D].西南交通大学,2013.
[3]申小平,曹豪荣,唐钱龙. GPS定位技术在建筑物变形监测中的应用[J]. 土工基础,2012,02:96-98.
[4]赵宜行. GPS变形监测技术及其数据处理方法研究[D].西安科技大学,2009.