李川寧，馬霄鵬

（寧夏回族自治區(qū)地球物理地球化學勘查院，銀川750001）

1 引言

高層建筑項目的數(shù)量和規(guī)模與日俱增，在對其變形進行監(jiān)測的過程當中，需要加強對GPS技術的運用，該技術不僅可以在土地滑坡、風電場、航空攝影、超大堆積體儲量計算、車輛導航、線路勘測定位等方面起到實際作用，在城市工程項目測量過程當中，特別是在變形測量工作開展的過程中，合理應用GPS技術能夠獲取相應科學精準的數(shù)據(jù)。GPS技術除了具有高、精、準、快、活的特點之外，還具有智能化特點，能夠滿足我國建筑工程項目施工質(zhì)量和施工水平升級之需，切實保障建筑工程項目的順利開展和實施。

2 GPS技術概述

目前，高層建筑已成為城市建筑當中的重要角色，針對其特點進行分析，項目需要加強變形監(jiān)測工作，然而由于其本身結(jié)構相對復雜，這樣就給工作人員開展變形監(jiān)測工作造成了一定的困難，監(jiān)測工作開展和實施的過程當中需要強化對高新技術的廣泛應用。在某些方面逐步替代我國傳統(tǒng)監(jiān)測技術，就測量地基沉降而言，雖然可以通過等級水準、精密測角導線的幾何方式進行測量，但常受通視條件、測量工作點遭到損毀、工作面內(nèi)交叉作業(yè)、施工環(huán)境的局限性等因素的影響，工作效率和有效工作量大幅降低。針對當前高層建筑實際情況進行分析，變形監(jiān)測工作相對復雜煩瑣。在實際工作的過程當中，測量儀器操作人員的勞動強度偏大，應用傳統(tǒng)方式難以切實保障自動化監(jiān)測的理想目標得以實現(xiàn)。在高層建筑變形監(jiān)測工作中大力推動GPS技術的使用，可以針對水平位移情況進行全面觀測，可以獲得誤差小于2mm 的精確數(shù)據(jù)，若在高層建筑變形監(jiān)測工作中結(jié)合其他新方法進行應用，可對于高層建筑的工期、成本、質(zhì)量安全有效控制，具有重大實際應用價值。

GPS技術也被稱為全球定位系統(tǒng)。對傳統(tǒng)的測量方式進行分析，測量體系當中的控制部分起主導作用，其能否全過程應用，是否可以減輕外業(yè)工作負荷是廣大技術人員的探索目的。GPS技術主要包括常規(guī)大地測量法以及物理學傳感器的方法，其中，傳感器法能夠針對于局部變形情況進行測量，測量方位具有一定的局限性。對于大地測量方式來說，要實現(xiàn)大面積大范圍的測控，可配合傾斜攝影測量、高分遙感等技術完成云數(shù)據(jù)采集信息后的處理工作。目前，GPS技術的平面定位能力較強，對測區(qū)控制效果明顯，同時，具有較高精確度，可以全天候測量以及不受視線限制，得到了極為廣泛的運用，但針對高程測量還需進行水準面精化，異常改正后的大地測量法可應用在工程測量當中，就其改正方法和適用條件而言，需具體情況具體分析。GPS技術和傳統(tǒng)建筑變形測量技術相比具有顯著優(yōu)勢。首先，GPS技術操作較為便捷，不需要大量人力進行操作；其次，測量時間較短，可以幾個觀測點在同一時間進行測量，能夠顯著縮減測量的時間，實現(xiàn)全目標方位覆蓋，同時，可跨越線路障礙、降低作業(yè)施工風險、節(jié)省成本；最后，測量的過程當中，不會受外界環(huán)境及天氣狀況的影響和限制，保障了測量工作順利開展實施。當前，在國土資源調(diào)查、時空建模、數(shù)字框架建立、智能化運行當中GPS技術得到了廣泛的應用。

3 GPS技術的監(jiān)測模式

3.1 周期性監(jiān)測模式

在變形監(jiān)測的過程當中應用GPS技術是一種效果較好的方式，若是需要采用GPS靜態(tài)定位方法對建筑物進行測量，通?？梢栽诠潭ㄓ^測點放置兩臺以上的GPS接收器，這樣可以實時同步監(jiān)測，工作人員采用這樣的方式可以對于數(shù)據(jù)采集平面精度要求較高的地區(qū)進行監(jiān)測，同時，有利于提高高程改正值的確定精度，值得推廣和應用。

3.2 連續(xù)性監(jiān)測模式

連續(xù)性監(jiān)測模式主要就是相關作業(yè)人員采用監(jiān)測儀器針對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行采集，這樣可以充分了解高層建筑物的數(shù)據(jù)，監(jiān)測的過程當中，監(jiān)測數(shù)據(jù)往往都是連續(xù)不斷的。在不同的時間段，分辨率要求也是相對比較高的，由于受到了連續(xù)性監(jiān)測模式的影響，通過采用實時動態(tài)相對定位以及靜態(tài)相對定位的方式針對高層建筑物開展變形監(jiān)測工作，精度較高，誤差小于1mm。

4 GPS技術在高層建筑變形監(jiān)測中的應用

4.1 自動化水平高

應用GPS技術對高層建筑進行監(jiān)測僅需要一名作業(yè)人員，在測量作業(yè)站當中安裝天線，連接電源，啟動接收機就可以開始工作。變形監(jiān)測工作完成之后，相關的工作人員要關閉電源，并且回收接收機即可，同時，可以快速針對于變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)進行科學有效地采集、儲存處理，為快速生成圖形創(chuàng)造條件。參見案例一、三。

4.2 誤差傳播可控性高，精度要求滿意度高（同等級別）

根據(jù)建筑物的基坑等級和主體總高，針對當前高層建筑軸線距離以及接收機距離間隔進行分析，若距離小于15km，精度可以達到毫米級別。5km 布設四點聯(lián)測樓體基準線端點，逐層觀測、解算、校正。據(jù)雙頻機的標稱精度進行選擇，基線向量最高可控制到3-5×ppm 內(nèi)，針對于變形監(jiān)測工作人員而言，可以采取科學合理的觀測方法以及運用相關數(shù)據(jù)處理軟件，這樣可以促使變形監(jiān)測數(shù)據(jù)精度達到2mm 級別，切實保障監(jiān)測的有效性和監(jiān)測的精度。參見案例二、三。

4.3 觀測系統(tǒng)（采集）復位迅速，監(jiān)測系統(tǒng)（后處理）修復功能強大

針對高層建筑開展變形監(jiān)測工作的過程當中，通過采用GPS技術能夠有效地控制誤差，相關的作業(yè)人員在實際測量過程當中，應當切實保障天線始終處于穩(wěn)定的狀態(tài)，在這樣的情況下接收器接收數(shù)據(jù)的誤差極小，對于大面積同精度觀測，誤差傳播量級減緩且離散性分布趨于均勻化。參見案例三。

4.4 GPS測量步驟，施測效果對比表格，高層變形測量三維要素圖

案例一，1：5萬重力。因在大面積丘嶺地區(qū)進行物探勘測（導線、水準測量）困難。首次應用GPS靜態(tài)RTK 方法代替四等水準、經(jīng)緯儀導線測量方式，采集物理工作點三維坐標。

案例二，農(nóng)村土地確權。因云層掩蓋和精度要求，確權調(diào)查放棄衛(wèi)片使用。及時采取1：2000 航攝影，使用RTK 方法進行航片像控點外業(yè)測量，室內(nèi)“空三加密”解算，完成正射影像（DOM）圖。

案例三，萬豪大廈。因基準線報廢（擾動）、工作基點不通視（場地封閉）、垂準線洞口不可用（被堆載物遮蓋），地上50m處停工。大膽設計、精心施測，應用GPS技術進行基線復位、基點上移、標高面精確傳導，直到216m 處主體封頂，解決施工測量難題后，受到甲方認可和同行業(yè)肯定。

圖1 GPS測量步驟

4.5 應用前景廣

對某地區(qū)地質(zhì)災害已發(fā)生或未發(fā)生進行監(jiān)測，數(shù)據(jù)具有時效性和預判性，相對宏觀平面控制點、微觀物理點在三維控制方面具有可控性和重復觀測性特點，便于確立深遠部探測的信息回饋路徑，完善局部的動態(tài)變化監(jiān)測的可追朔方式，定量分析，協(xié)助進行物理“靶點”的分布規(guī)律和性質(zhì)的判定。在理論研究方面，準確定位布設精密測量，更方便對移動變化物體的數(shù)量和走勢進行判斷，為基礎學科研究中偏離基礎點、線、面的位移量的測量提供科學依據(jù)。積極倡導“三新”、應用“三S”，借助北斗超低延遲、機械遠程把控功能，介入高分、遙感測繪平臺，融合各種觀測系統(tǒng)，進行設備通道兼容互換互聯(lián)，依托制造業(yè)發(fā)展帶動相關儀器裝備更新?lián)Q代，推進整裝開發(fā)科研項目，提高地球資源利用率，實現(xiàn)并完成：一張圖、一張網(wǎng)、全覆蓋的愿景。伴隨“5G”時代的到來，科學技術在人類命運共同體的大環(huán)境中高速發(fā)展，GPS測量是實現(xiàn)生產(chǎn)力解放并建立共享機制的手段之一，起到重要的紐帶作用。

表1 工程項目施測計劃與方法變更投入產(chǎn)出對比表（實例）

圖2 寧夏固原地區(qū)1:5萬重力調(diào)查測區(qū)控制網(wǎng)布置圖

圖3 寧夏耕地分布圖

圖4 GPS定位-萬豪大廈

GPS技術的應用精度較高，誤差極小，在全球范圍內(nèi)GPS技術得到了極為廣泛的運用。在高層建筑變形監(jiān)測工作的過程當中，利用GPS技術能夠促使變形監(jiān)測工作強度降低，縮短監(jiān)測時間，使優(yōu)化技術方案和改善技術線路得以實現(xiàn)，同時，提高了監(jiān)測的水平和效率。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國斗衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)射數(shù)量增加、組網(wǎng)精度提升，以及當前建筑工程項目的使用功能日益加強，城市化進程日益加快，城市高層建筑數(shù)量與日俱增。為了切實保障高層建筑的整體質(zhì)量水平，技術人員需要強化對變形監(jiān)測工作的創(chuàng)新性研究，充分應用GPS技術是時代的發(fā)展趨勢，工作過程當中應取長補短，保留原創(chuàng)性理論，運用GPS技術具有顯著的優(yōu)勢（傳統(tǒng)的測量工具不僅適應度偏低，而且工作效率較為低下，同時，應用成本較高），在拓展測量模型兼容性、碎片化信息數(shù)據(jù)處理、測量觀測系統(tǒng)的維護和修復、現(xiàn)狀產(chǎn)生過程的反演，以及事物發(fā)展機理的預判和決策、結(jié)論成果的驗證復核、全過程“長觀”監(jiān)測方案設計優(yōu)化等方面工作的開展過程中，實現(xiàn)資源綜合利用、共享測繪成果，為一張網(wǎng)、一張圖的數(shù)據(jù)信息積累和二次開發(fā)利用進行持續(xù)探索，應用專業(yè)技術人員的智慧服務于社會，GPS技術的應用值得深入實踐和理論研究。