论文导读：GPS作为20世纪一项高新技术，它因速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定点的三维坐标及精度高等优点，而获得了广泛应用
关键词：GPS建筑变形，监控
近年来，伴随着国民经济建设的高速发展，高层建筑在形体和结构上显得日益复杂，加之施工工艺不断改进，这就对建筑物的变形监测提出了很多新的要求。由于高层建筑物有很多不利的监测环境，而施工工艺的改进又对形变监测工作提出了快速、高精度的要求，这些都让传统监测方法工作时显得力不从心，所以利用新的技术手段和研究新的监测方法尤显重要。GPS系统由卫星星座、接受机和地面控制站三大部分组成。作为20世纪一项高新技术，它因速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定点的三维坐标及精度高等优点，而获得了广泛应用。
1 GPS与传统测定方法的比较
1.1传统方法测定高层建筑动态变形的特点
在测定高层建筑变形量时，传统的测定方法有加速度传感器法、激光铅直仪法、全站仪法、近景摄影测量技术等。论文写作，GPS建筑变形。
加速度传感器法所测得的位移误差较大。激光铅直仪法只能提供建筑物局部的、相对的变形信息，测量精度较低，易受气候、风等因素影响。对较低的建筑物较为适用，对于高大建筑物(高度300 m以上)，精度会受到较大的影响。全站仪法测定的是建筑物的绝对变形信息，可用于各类建筑物，但在恶劣气候条件(如台风、大雨等)下，因激光跟踪目标困难，所以使用受到限制。近景摄影测量技术由于摄影距离不能过远，大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备，因此，尚不能普及应用。
所以不难看出，加速度传感器法、激光铅直仪法、全站仪法、近景摄影测量技术等观测技术，在精确度、自动化程度等方面，已不能满足高层建筑的动态监测要求。
1.2 GPS测定高层建筑动态变形的优势
随着军用技术转民用的限制逐渐降低和高速发展的硬件和软件技术，GPS技术的优势已经越来越明显。
(1)可以全天候观测。实时动态(简称RTK)测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS(RTD GPS)测量技术。可通过实时计算定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功。
(2)仪器精度高。GPS相对定位精度在50 km内达； 100～500 km达，1000km以上可达。且独立布点不会有误差积累，测量过程自动进行，不会有人为因素造成的错误，测量数据稳定可靠。
(3)自动化程度高。用GPS接收机进行测量时，仅需一人将天线准确地安置在测站上，量测天线高，接通电源，启动接收机，仪器即自动开始工作。在结束测量时，只需关闭电源，收起接收机，便完成野外数据采集。
(4)可减少误差。在变形监测中，只要天线在监测过程中能保持固定不动，接收机天线的对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响变形监测的结果。
(5) 操作方便。仪器体积小，重量轻，容易携带搬运，劳动强度小，外业工作量小。
(6)应用前景广。GPS技术具有全球、无误差积累等优点。使观测工作效率大大提高，同时也节省了大量的人力和物力。
2GPS变形监测技术
2.1 GPS变形监测模式
GPS用于变形监测的作业模式可概括为周期性和连续性两种。当变形体的变形速率相当缓慢，在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时，可利用GPS进行周期性变形监测，监测频率可为数月、一年或甚至更长时间。连续性变形监测采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据系列，此时监测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。周期性监测模式一般采用静态相对定位测量方法。论文写作，GPS建筑变形。连续性监测模式，适用于对自动化要求高，数据采集周期短的监测项目。在数据处理方法上，可选择静态相对定位和动态相对定位两种方法。在一些高层建筑物等工程的动态监测中，可运用GPS连续监测模式。论文写作，GPS建筑变形。该模式实现24小时的连续观测，使监测、监控、决策实现远距离控制，但该模式要求GPS接受设备必须永久固定在变形点上成本较高。
2.2 GPS在变形监测中的测量方法
按监测对象及要求不同，GPS在变形监测中可选择静态测量法，快速静态测量法和动态测量法三种。
1)静态测量法：静态测量法，就是把多于3台GPS接收机同时安置在观测点上同步观测一定时段，一般为1小时至2小时不等，用边连接方法构网，用后处理软件解算基线，经平差计算求定观测点三维坐标。这种方法定位精度高，适用于长边，测边相对精度可达。论文写作，GPS建筑变形。论文写作，GPS建筑变形。
2)快速静态测量法：这种方法尤其适用于对监测点的观测。其工作原理是：把两台GPS接收机安置在基准点上固定不动连续观测，另1～4台接收机在监测点上移动，每次观测5～10分钟(采样间隔为2秒)，经事后处理，解算出各监测点的三维坐标。
3)动态测量法：该方法又分准动态测量方法和实时动态测量法。实时动态测量方法原理是：在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给在各监测点上移动观测(1～3秒钟)的GPS接收机，移动GPS接收机在接收GPS信号的同时，通过无线电接收设备基准的观测数据，再根据差分定位原理，实时计算出监测点三维坐标及精度。
一般基准网应采用静态测量方法，当基准网的边长超过10 km，要考虑基准网的起算点与国际IGS站联测，基线向量解算时采用精密星历，保证基线解算的精度。对监测点进行测量时，可采用快速静态测量法。在桥梁监测时，可选择实时动态测量，如果距离近，基准点与监测点有5颗以上共视GPS卫星时，精度可达1～2 cm。
3 GPS测量数据处理
GPS数据处理过程可划分为基线解算和网平差两个阶段。
GPS基准网的基线解算，应采用GAMIT或Bernese软件和IGS精密星历。平差计算应采用PowerADJ科研办软件。对高精度GPS的数据处理分为两个主要方面：一是对GPS原始数据进行处理获得同步观测网的基线解；二是对各同步网进行整体平差和分析，获得GPS网的整体解。这些软件数据处理的重点都在于同步网的基线处理，而在网平差分析方面，特别是多个子网的系统误差分析、粗差分析及随机误差处理方面，暂无好的处理方法。
4 结语
GPS这种全新的定位手段，在工程实践中已逐步得到认同。目前，我国正处于经济发展的历史性的发展时期，各种基础设施的大量建设，各种新材料、新技术的采用，使建筑工程这一传统产业呈现勃勃生机。随着GPS技术的进一步开发，特别是有关高层建筑施工领域的应用技术包括基础理论的研究、实践方法的探索、信号接受手段的更新、信号处理方法和软件的开发等的发展，再加上若干工程的应用、积累和提高，GPS技术将成为在高层及超高层建筑方面广泛使用的方法。
参考文献
[1]刘大杰等.全球定位系统GPS的原理与数据处理[M].上海：同济大学出版社，2008：40-55.
[2]余绍铨等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，2007：60-65.
[3]罗志才等.GPS用于监测高层建筑物动态特征的模拟研究[J].武汉测绘科技大学学报，2007（8）：20-22.
