摘要：随着经济技术的发展，GPS被运用到了各个领域。大家熟知的领域是手机定位，交通定位，航空远洋等。但除此之外，在各种高精度测量中，GPS也被广泛应用。本文所要谈论的就是高精度测量中的一种，GPS在城市建筑变形测量中的应用。
关键词：GPS技术；高精度测量；城市建筑
在了解GPS在城市建筑变形测量中的应用职权，我们首先需要了解的是什么叫做GPS？GPS是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。而城市建筑变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。包括着变形控制测量、沉降观测、位移观测、特殊变形观测等。也就是对我们城市的建筑物的一个安全性的监测。
一、为什么要将GPS技术运用到城市建筑变形测量中
如今随着我国城市的迅速发展和人均用地的不断减少，高层建筑和其他地下工程越来越多。为了方便人们的生活工作，各地不断的修建着高楼地铁。而这些工程的施工过程和建成都会对周围建筑物的稳定造成一定的影响，当变形超过一定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时可能危及建筑物与人民生命财产的安全。因此人们经常需要对一些建筑物进行变形监测。建筑物的变形观测主要包括沉降观测、倾斜观测。我们之所以将GPS技术运用到城市建筑变形测量中就是为了提高我们监测的精准度，确保我们监测数据的准确性。
（一）传统的变形观测是针对不同性质的变形量分别量测
沉降观测沉降观测属于垂直位移的观测。其方法是首先按现场地形、地质条件和对变形观测的精度要求，合理布设变形控制网点。在建筑物附近比较稳固的位置埋设工作基点，直接用以测定建筑物上的观测点的位移，尽可能在变形影响范围以外的稳固位置埋设基准点（也称为检查点），用以检核工作基点本身的稳固性。工作基点与基准点.当然传统方法也有其自己独特的优点，那就是，灵活性较大，能适应于不同的精度要求和不同的外界条件。确定也很明显，耗费大量的人力物力，测量数据的误差较大。
而近年来迅速发展的GPS测量技术具有高精度的三维定位能力，为各种工程变形的监测提供了有效的手段。因此新技术的加入对于我们的变形测量来说是一个极大的帮助，极大的弥补了传统测量的不足。
（二）从城市变形监测的特点来说
（1）精准度要求极高，单位是要精确到mm的。而对于不同的变形大小和速率，及仪器。因此GPS技术的应用对于提高精确度有着极大的作用。
（2）重复观察，重复观察其实相对于初次观测要简单许多，但是耗费着巨大的人力物力。所以有很多时候重复观察特别容易被忽略，而GPS技术的应用，不仅仅是减轻了我们人力物力的支出，更是保证了我们重复监测的顺利进行。
（3）城市中建筑物众多，高楼林立，这对于传统变形监测来说也是一个巨大的挑战，GPS技术减轻了监测的负担。
（三）从GPS技术的角度来说
GPS的定义我们已经提过了，而GPS在城市变形监测中的应用技术也已经成熟起来了。比如说：其中的GPS一机多天线技术在变形监测中就起到了至关重要的作用。例如，小弯电站高边坡变形监测。这是一个数据同时接受的监测。而东海大桥变形监测方案则是属于间隔接收方案。这些一切都是机器的控制，都是机算，所以数据的准确性是足够的。
GPS有着传统监测方法没有的优势。1监测站之间无需同时通视。相比于传统的城市建筑变形监测来说，通视是其一个基本的要求。GPS的使用，使得测量工作简单了许多。2三维位移信息的同时提供。GPS可以使得监测点的三维位移信息同时而精确的被测量出来。相比于传统方法缩小了监测的周期，减少了工作量。3 GPS全天候监测也是它的一个优势。它不受外界条件的约束，不间断的提供给我们信息。4 这一点也是非常重要的一点，就是GPS的使用，使得监测自动化的进行更加方便，也更易于操作。体积小，运用广泛。
二 GPS在城市建筑变形测量中的具体应用
（一）GPS用于变形监测的方式会根据被监测对象的特点分为三种
第一是周期性重复测量，第二是固定连续GPS测站阵列，第三则是实时动态监测。在城市建筑变形测量中最常用的的是周期重复测量，而周期性重复测量也是建筑物变形监测中最常用的的，每一个周期测量测量点之间的相对位置，通过计算两个观测周期之间相对的位置变化来测定变形，采用静态相对定位的方式获得基线向量，然后采用网平差，并对观测质量进行分析和控制，以获得监测点的坐标，最后根据监测点的两期坐标采用统计检验的方法来确定该坐标量是否为变形量。在一个变形监测工程中，我们首先要根据所要监测的建筑物的自然条件极其变化，建筑物本身的原因，以及勘测、设计、施工和运营等各方面的原因来确定它的监测模式，分析建筑物发生变形的主要原因，预测该建筑物的变形规律，以便设计最好的监测方法。
我们举个例子理解一下，比如说在我们的市中心的地标建筑施工区域变形监测中与其他区域的地面沉降变形监测中，以地表的沉降观测为主，我们就需要在重点和敏感的区域设置一个永久的观测点，进行连续的GPS观测。
（二）GPS在城市建筑变形测量中应用的缺点
任何事情都有其两面性，新技术的应用当然也不例外了。在我们谈了GPS的优点后，在实际的操作中，GPS的劣势也逐步显现了出来。
1.误差的存在与解决
（1）GPS技术的使用已经使得我们的测量数据精确了许多，但是虽然有进步，误差却仍然存在，有时也会造成很多不利的影响。
GPS使用的前提就是卫星，因此出现误差的原因也与卫星相关。卫星星历的误差是最主要的原因。但是对对于这个误差我们是可以解决的，比如说建立自己的卫星跟踪网独立轨道等。 （2） 还有一个因素会导致GPS系统应用出现误差，那就是接收机。卫星数据的接收机的钟差。同样对于这一个因素我们也有减少误差的方法：1建立接收机的钟差数学模型，并且在观测量的平差计算中求解模型的系数。2 在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。
2.观测条件的限制
对于卫星监测来说，观测的视场往往都特别的狭窄，卫星特别容易被遮挡，误差严重。比如在城市市区内的桥梁监测，由于桥梁一边是平坦的马路，两边有着满满的树木，而另一边是高耸的建筑物，自然地理环境和植被，建筑物都会影响两边的大气状况，从而产生明显的差异，从而影响对流层延迟改正的精度。
3.观测点选择的自由度比较低
由于GPS是卫星观测的原因，所以为了保证GPS测量的经常进行和定位精度，我们在GPS测规范中就有一系列的规定，比如说，观测站的周围高度角15度以上就不允许存在着障碍物，而且对于观测站与一些信号发射台，大型的发电机，转播台之类的有距离的限制。还不允许有房屋，广告牌等，为了避免多路径误差。因此要满足这些要求，选择观测点就成了一个艰难的过程。要是避过房屋之类的，就要选择在郊区，而一般大坝厂房等都选择在郊区，所以观测点即使经过我们仔细筛选还是避免不了影响因素的存在，所以GPS的数据还是很容易出现误差的。
4.数量关系复杂
对于GPS技术在城市建筑变形监测中的应用来说，函数关系特别复杂，由之上几点我们也可以了解到，误差源也极多。与传统监测方式相比，GPS技术虽然便捷但是却并不简单。相反更加的复杂。在GPS定位中基准站和变形监测间的坐标差是依据两站的载波相位观测值和卫星星历经过复杂的计算而得到的。但是由于误差的存在，在计算还要加上对误差的减小，从而保证数据的精确度，因此其实这也是一个庞大的工程。
三、结语
GPS技术正逐步成为变形测量中的中流砥柱，也必将成为一项测量的必备技术。GPS被认为是一种最新的时频局部化分析方法。虽然在最初的应用中有着许多的不足，但是随着时代的进步，技术的不断更新与发展，我们一定会使GPS技术更成熟的应用与城市建筑变形测量中。我们得到的数据也将会越来越准确，我们生活的环境也会越来越安全，越来越有保障。而我们也要在不断的去发现、创新、改进现有技术，着重对GPS的研究，从而使得GPS技术得到充分的使用。
参考文献：
[1]卢艳. 基于GPS系统的高层建筑健康实时监测系统[J]. 智能建筑，2010
[2]张小红. GPS定位技术在不同领域的应用测绘[J]. 信息与工程，2009
[3]汪志明. GPS定位技术在不同领域的应用测绘[J]. 信息与工程，2009
关键词：GPS技术；高精度测量；城市建筑
在了解GPS在城市建筑变形测量中的应用职权，我们首先需要了解的是什么叫做GPS？GPS是利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。而城市建筑变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。包括着变形控制测量、沉降观测、位移观测、特殊变形观测等。也就是对我们城市的建筑物的一个安全性的监测。
一、为什么要将GPS技术运用到城市建筑变形测量中
如今随着我国城市的迅速发展和人均用地的不断减少，高层建筑和其他地下工程越来越多。为了方便人们的生活工作，各地不断的修建着高楼地铁。而这些工程的施工过程和建成都会对周围建筑物的稳定造成一定的影响，当变形超过一定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时可能危及建筑物与人民生命财产的安全。因此人们经常需要对一些建筑物进行变形监测。建筑物的变形观测主要包括沉降观测、倾斜观测。我们之所以将GPS技术运用到城市建筑变形测量中就是为了提高我们监测的精准度，确保我们监测数据的准确性。
（一）传统的变形观测是针对不同性质的变形量分别量测
沉降观测沉降观测属于垂直位移的观测。其方法是首先按现场地形、地质条件和对变形观测的精度要求，合理布设变形控制网点。在建筑物附近比较稳固的位置埋设工作基点，直接用以测定建筑物上的观测点的位移，尽可能在变形影响范围以外的稳固位置埋设基准点（也称为检查点），用以检核工作基点本身的稳固性。工作基点与基准点.当然传统方法也有其自己独特的优点，那就是，灵活性较大，能适应于不同的精度要求和不同的外界条件。确定也很明显，耗费大量的人力物力，测量数据的误差较大。
而近年来迅速发展的GPS测量技术具有高精度的三维定位能力，为各种工程变形的监测提供了有效的手段。因此新技术的加入对于我们的变形测量来说是一个极大的帮助，极大的弥补了传统测量的不足。
（二）从城市变形监测的特点来说
（1）精准度要求极高，单位是要精确到mm的。而对于不同的变形大小和速率，及仪器。因此GPS技术的应用对于提高精确度有着极大的作用。
（2）重复观察，重复观察其实相对于初次观测要简单许多，但是耗费着巨大的人力物力。所以有很多时候重复观察特别容易被忽略，而GPS技术的应用，不仅仅是减轻了我们人力物力的支出，更是保证了我们重复监测的顺利进行。
（3）城市中建筑物众多，高楼林立，这对于传统变形监测来说也是一个巨大的挑战，GPS技术减轻了监测的负担。
（三）从GPS技术的角度来说
GPS的定义我们已经提过了，而GPS在城市变形监测中的应用技术也已经成熟起来了。比如说：其中的GPS一机多天线技术在变形监测中就起到了至关重要的作用。例如，小弯电站高边坡变形监测。这是一个数据同时接受的监测。而东海大桥变形监测方案则是属于间隔接收方案。这些一切都是机器的控制，都是机算，所以数据的准确性是足够的。
GPS有着传统监测方法没有的优势。1监测站之间无需同时通视。相比于传统的城市建筑变形监测来说，通视是其一个基本的要求。GPS的使用，使得测量工作简单了许多。2三维位移信息的同时提供。GPS可以使得监测点的三维位移信息同时而精确的被测量出来。相比于传统方法缩小了监测的周期，减少了工作量。3 GPS全天候监测也是它的一个优势。它不受外界条件的约束，不间断的提供给我们信息。4 这一点也是非常重要的一点，就是GPS的使用，使得监测自动化的进行更加方便，也更易于操作。体积小，运用广泛。
二 GPS在城市建筑变形测量中的具体应用
（一）GPS用于变形监测的方式会根据被监测对象的特点分为三种
第一是周期性重复测量，第二是固定连续GPS测站阵列，第三则是实时动态监测。在城市建筑变形测量中最常用的的是周期重复测量，而周期性重复测量也是建筑物变形监测中最常用的的，每一个周期测量测量点之间的相对位置，通过计算两个观测周期之间相对的位置变化来测定变形，采用静态相对定位的方式获得基线向量，然后采用网平差，并对观测质量进行分析和控制，以获得监测点的坐标，最后根据监测点的两期坐标采用统计检验的方法来确定该坐标量是否为变形量。在一个变形监测工程中，我们首先要根据所要监测的建筑物的自然条件极其变化，建筑物本身的原因，以及勘测、设计、施工和运营等各方面的原因来确定它的监测模式，分析建筑物发生变形的主要原因，预测该建筑物的变形规律，以便设计最好的监测方法。
我们举个例子理解一下，比如说在我们的市中心的地标建筑施工区域变形监测中与其他区域的地面沉降变形监测中，以地表的沉降观测为主，我们就需要在重点和敏感的区域设置一个永久的观测点，进行连续的GPS观测。
（二）GPS在城市建筑变形测量中应用的缺点
任何事情都有其两面性，新技术的应用当然也不例外了。在我们谈了GPS的优点后，在实际的操作中，GPS的劣势也逐步显现了出来。
1.误差的存在与解决
（1）GPS技术的使用已经使得我们的测量数据精确了许多，但是虽然有进步，误差却仍然存在，有时也会造成很多不利的影响。
GPS使用的前提就是卫星，因此出现误差的原因也与卫星相关。卫星星历的误差是最主要的原因。但是对对于这个误差我们是可以解决的，比如说建立自己的卫星跟踪网独立轨道等。 （2） 还有一个因素会导致GPS系统应用出现误差，那就是接收机。卫星数据的接收机的钟差。同样对于这一个因素我们也有减少误差的方法：1建立接收机的钟差数学模型，并且在观测量的平差计算中求解模型的系数。2 在卫星间求一次差来消除接收机的钟差。
2.观测条件的限制
对于卫星监测来说，观测的视场往往都特别的狭窄，卫星特别容易被遮挡，误差严重。比如在城市市区内的桥梁监测，由于桥梁一边是平坦的马路，两边有着满满的树木，而另一边是高耸的建筑物，自然地理环境和植被，建筑物都会影响两边的大气状况，从而产生明显的差异，从而影响对流层延迟改正的精度。
3.观测点选择的自由度比较低
由于GPS是卫星观测的原因，所以为了保证GPS测量的经常进行和定位精度，我们在GPS测规范中就有一系列的规定，比如说，观测站的周围高度角15度以上就不允许存在着障碍物，而且对于观测站与一些信号发射台，大型的发电机，转播台之类的有距离的限制。还不允许有房屋，广告牌等，为了避免多路径误差。因此要满足这些要求，选择观测点就成了一个艰难的过程。要是避过房屋之类的，就要选择在郊区，而一般大坝厂房等都选择在郊区，所以观测点即使经过我们仔细筛选还是避免不了影响因素的存在，所以GPS的数据还是很容易出现误差的。
4.数量关系复杂
对于GPS技术在城市建筑变形监测中的应用来说，函数关系特别复杂，由之上几点我们也可以了解到，误差源也极多。与传统监测方式相比，GPS技术虽然便捷但是却并不简单。相反更加的复杂。在GPS定位中基准站和变形监测间的坐标差是依据两站的载波相位观测值和卫星星历经过复杂的计算而得到的。但是由于误差的存在，在计算还要加上对误差的减小，从而保证数据的精确度，因此其实这也是一个庞大的工程。
三、结语
GPS技术正逐步成为变形测量中的中流砥柱，也必将成为一项测量的必备技术。GPS被认为是一种最新的时频局部化分析方法。虽然在最初的应用中有着许多的不足，但是随着时代的进步，技术的不断更新与发展，我们一定会使GPS技术更成熟的应用与城市建筑变形测量中。我们得到的数据也将会越来越准确，我们生活的环境也会越来越安全，越来越有保障。而我们也要在不断的去发现、创新、改进现有技术，着重对GPS的研究，从而使得GPS技术得到充分的使用。
参考文献：
[1]卢艳. 基于GPS系统的高层建筑健康实时监测系统[J]. 智能建筑，2010
[2]张小红. GPS定位技术在不同领域的应用测绘[J]. 信息与工程，2009
[3]汪志明. GPS定位技术在不同领域的应用测绘[J]. 信息与工程，2009
