GPS技术在城市建筑变形测量的应用

GPS能够为全球任一用户全天候连续的提供精确度较高的三维坐标、时间信息以及三维速度等技术参数，诸多变形测量应用十分广泛。随着经济的不断发展，城市化建设进一步推进，我国建筑业发展迅速，城市建筑结构日益复杂化。为了使城市建筑的质量有所保证，必须对城市建筑进行变形测量工作。GPS受外界因素影响较小，可使测量数据更加准确、可靠。在城市建筑变形测量中使用GPS技术，可以让作业难度降低，缩短作业时间。文章对GPS技术作出相关阐述，并对GPS技术在城市建筑变形测量中的应用作出了分析。

我国建设脚步逐渐加快，人们对城市建筑的技术以及要求也愈高，所以引入了GPS技术，其不仅在定位、公路勘测、航空摄影测量、土地滑坡测量、公路勘测等方面发挥着重要作用，在城市建筑工程测量中也发挥着重要作用，尤其是体现在城市建筑变形测量中。

GPS技术的应用，为城市建筑变形测量提供了精确度较高的数据。并且科技技术正在不断的更新，GPS技术发展出了快速静态定位以及静态定位两种测绘方法，让城市建筑变形测量得到了进一步发展，让测量结果精确度更高、更加具有智能化，从而促进了我国城市建筑施工水平的提高，便于城市建筑施工的顺利开展。

1GPS技术基本工作原理及优点

1.1GPS技术基本工作原理

全球定位系统英文简称为GPS技术，上世纪70年代，美国军方对卫星导航进行了首次研发，并于1994年全面建成。初始阶段正式在军事领域有所应用，随着时代发展，GPS技术也日益向民用化的方向发展，诸多行业对其都有所应用。距离交会法是GPS技术工作的基本原理，首先，应该确定GPS信号接收装备的位置，那么来自三颗或者更多的卫星所发散的GPS信号将会被感知接收，以信号接收装置接收到的数据为基础，信号接收装置、卫星之间两者之间的距离和信号实际发出的位置就可以分析得出；然后采取距离交会法分析当前的测量值，从而算出信号接收装置三维坐标；最后将其用三维立体坐标来表示。然而在对城市建筑变形进行实际测量的过程中，应用较为广泛的是地面固定的坐标系统。

1.2GPS技术优点

对城市建筑变形进行测量，从传统方式来说，一般有两种，分别是物理学传感器方法和常规大地测量方法。其中物理学传感器方法仅仅是能够对局部变形进行测量，测量方位具有一定的局限性，而常规大地测量方法需要进行大量的工作，且效率十分低下，容易受到气候的影响，且还需要检测点和基点通视。目前，GPS测量技术三维定位能力较强且精确度较高，因其精确度高、全天候、不受通视限制以及高效益等优点，逐渐取代常规测量方法被广泛应用。和原始的城市建筑变形测量相比，采用GPS技术进行测量，具有诸多优点。

（1）操作十分便利。GPS技术使人工操作大量减少，由自动化设备进行了大部分的测量，使因人力操作的有限性造成的不便有所降低。且科学技术发展迅速，GPS技术获取数据的质量也得到了很大的提升，操作仪器逐渐改进，让测量更加方便快捷。

（2）测量时间短。GPS技术采取控制网布局的手段来进行测量，测量时，几个观测点可在同一时间进行，和人工测量相比，测量时间大为缩短。同时其对测量目标进行了全方位的覆盖，让工程建设所延误的时间减少，降低了工程损失。

（3）测量不受限制。GPS技术工作原理特殊，这就使得外界的环境以及天气等不会对其产生影响。在采取GPS技术进行定位以及测量时，保证了测量工作的完整性，并让其进度不受影响。在测点间的同时以及几何图形的处理上GPS技术更加灵活，这在城市建筑变形测量中发挥着重要作用。

（4）测量数据具有较高的精确度。采取GPS技术测量所得数据具有较高的精确度，甚至可以和红外线测量仪所测数据精确度一致，和其他测量设备相比，其所测目标距离越远，结果精确度会越高。

（5）适用范围较广。城市化的推进，城市建设用地开始向郊外迅速扩展，所需的建筑工程测量增多，同时施工现场，规模较大，需要设置施工控制网等。GPS技术不单单应用于军事，也被广泛应用于人们的日常活动之中，例如汽车导航等，还能在航空导航、工程测量等许多行业得到应用。

2GPS技术在城市建筑变形测量中的应用

2.1准动态特征测量

在对城市建筑变形进行测量时，准动态特征测量有利于促进城市建筑的施工质量水平的提高，采取整体变形模型，并对观测数据进行分析、处理，从而准确反映城市建筑动态特征.对数据进行分析，能够对城市建筑水平位移、倾斜程度以及沉降等进行准确反映，并由曲线图形将其展示出来。在实际应用时，GPS技术应该在充分考虑实际需求基础上，选择恰当的基础点来对测量设备进行安置、调试，使城市建筑施工坐标系得以完善，让GPS技术能准确的获得数据，从而对城市建筑变形进行测量。

2.2实时动态特征测量

对城市建筑变形进行实时动态测量，例如相对位移以及摆动频率等参数，这些都可为后续施工提供了一定的数据支持，使城市建筑工程得以顺利开展。采取GPS技术对城市动态特征进行测量，可以充分了解因地脉动、风载等两因素造成的城市建筑自振特征。

在对城市建筑变形进行测量时，应该选择GPS接收机，通常情况下，第一台放置位置应该为距离基准站250m处，并把它作为参考点；第二台放置位置一般是周边环境较佳、视野较为开阔的地面点，并把它作为基准站；第三台放置位置一般为建筑顶部较为开阔区域，并且四周干扰源应该排除。在完成城市建筑GPS测量后，根据X轴方向坐标变化，绘制曲线变化图，从而计算出城市建筑变形的实时动态变化情况。为了获得相应频谱变化情况，可以采取频谱分析法来了处理、分析所得的三维数据序列，它可以测量出城市建筑的隐蔽变形数据，从而让城市建筑工程质量得到了保证。

3工程实例应用

以城市建筑中某高层建筑为例，该高层建筑高97m，共28层，在距该楼400m处设置一个三等水准点，并把其作为检测点。于附近空地处根据四等水准测量安装水准点S，把其定义作基础监测面A的高程基准。其中基准点S不在高层建筑变形的影响范围之内，在高层建筑视野较好的地方，采用GPS技术设置两个基准点，将其作为参考站以及基准转。

具体测量方案如图1所示。根据要求在高层建筑地面第一层设置测量点，数量为18个，让其形成基础监测面A。A检测面的主要作用是测量高层建筑地基的位移，另外在高层建筑顶层设置3个GPS监测点，形成整体监测面B。监测面B所获得的数据，可以描述出高程建筑的准动态特征，从而明确高层建筑的动态变形情况。本次模拟中，通过对高层建筑变形进行监测，采取静态测量的方式来对高层建筑变形进行测量，能得到建筑物动态变形情况。在对城市建筑变形测量时，为了保证其准确性，最佳选择是双频接收机，把卫生高度角设置成15°，测量时间长度应该设置在介于30～120min，采取静态测量的模式来践行测量，从而保证最终测量结果的精确性，让城市建筑工程得以顺利开展。

4结束语

在城市建筑变形测量中，GPS技术和传统的变形测量方法不同，其具有高度自动化、不受气候条件和通视条件限制以及精确度高等优点。GPS技术这些优点十分明显，但是其同样存在一些不足之处，例如易受地形影响使GPS信号不再连续，让其准确性受到影响，需投入较大的成本等。但是，从总体来看，在城市建筑工程中，GPS技术为其节省了许多物力、人力以及财力等，在城市建筑变形测量中发挥着重要作用，所以在城市建筑变形中应该使GPS技术的优势得到充分发挥，尽量避免其缺点带来的不利影响。