GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)在建筑物變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用策略

陳志勇

摘 要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展中，建筑工程在數(shù)量和規(guī)模上實(shí)現(xiàn)了不斷擴(kuò)大。而伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用在建筑工程中的變形監(jiān)測(cè)技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。其中，GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)就是一項(xiàng)典型的先進(jìn)科學(xué)技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)建筑物良好的變形監(jiān)測(cè)，以此來(lái)確保建筑物安全。基于此，本文就對(duì)該技術(shù)在建筑物變形監(jiān)測(cè)中的主要應(yīng)用策略進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：建筑物;變形監(jiān)測(cè);GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù);應(yīng)用策略

在傳統(tǒng)的建筑物變形監(jiān)測(cè)中，應(yīng)用的監(jiān)測(cè)技術(shù)為普通的地面監(jiān)測(cè)。這種監(jiān)測(cè)技術(shù)雖然可以在不同形體中使用，具有一定的測(cè)量精度，且應(yīng)用起來(lái)較為靈活，但是因其工作量很大、數(shù)據(jù)難以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理，目前已被先進(jìn)的GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)所取代。借助于GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)，可將建筑變形監(jiān)測(cè)精度控制在亞毫米級(jí)別，并顯著降低測(cè)量人員的工作量，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)字化處理，以此來(lái)充分滿足當(dāng)今建筑物的變形監(jiān)測(cè)需求。

1 建筑物變形監(jiān)測(cè)的特征及其重要性

1.1 變形監(jiān)測(cè)特征

在對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，最關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容就是將監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置在建筑物的周圍，對(duì)建筑物變形情況進(jìn)行周期性的監(jiān)測(cè)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其變形信息的及時(shí)獲取，并對(duì)獲取到的變形數(shù)據(jù)加以檢核與處理，然后通過(guò)數(shù)字模型的形式來(lái)進(jìn)行建筑物變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和處理，最終實(shí)現(xiàn)建筑物變形情況的科學(xué)預(yù)測(cè)。這對(duì)于建筑物的施工決策、施工質(zhì)量保障及其后期應(yīng)用質(zhì)量和安全的保障都具有非?？茖W(xué)的指導(dǎo)作用。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的良好發(fā)展，在建筑物的變形監(jiān)測(cè)中，通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，可有效降低外部條件對(duì)監(jiān)測(cè)效果的限制，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的目的，同時(shí)也可以進(jìn)一步提升監(jiān)測(cè)精度。

1.2 變形監(jiān)測(cè)重要性

對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，其重要性在于能夠確保建筑物的安全性，為建筑物工程本身和施工現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境的安全保障提供足具科學(xué)性的數(shù)據(jù)支撐。通過(guò)合理的變形監(jiān)測(cè)，可及時(shí)預(yù)測(cè)出建筑物的變形趨勢(shì)，并及時(shí)采取合理的措施來(lái)加以應(yīng)對(duì)。這樣便可有效確保建筑物自身的質(zhì)量與安全。由此可見(jiàn)，良好的變形監(jiān)測(cè)對(duì)于建筑物應(yīng)用性能的發(fā)揮、質(zhì)量與安全的保障都有著非常積極的影響意義。因此在建筑物的規(guī)劃、建設(shè)甚至是應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)單位都應(yīng)該積極做好其變形監(jiān)測(cè)，以此來(lái)確保其建設(shè)和應(yīng)用效果，并讓周邊環(huán)境免受影響。

2 GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)的特征分析

GPS又叫做全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)的出現(xiàn)可以說(shuō)是測(cè)量技術(shù)的一項(xiàng)重要變革。相比較傳統(tǒng)的建筑物變形監(jiān)測(cè)而言，在通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行建筑物變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，不僅可以顯著降低監(jiān)測(cè)人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)人力資源的顯著節(jié)約，且其測(cè)量精度、測(cè)量速度以及操作的簡(jiǎn)便性等諸多方面都具有顯著優(yōu)勢(shì)。將GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)和當(dāng)今先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)以及數(shù)據(jù)通信技術(shù)等進(jìn)行集成，便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)管理，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、自動(dòng)化的建筑物變形分析和預(yù)報(bào)，達(dá)到一種良好的遠(yuǎn)程變形監(jiān)控目的[1]。

但是因?yàn)樵摷夹g(shù)是靜態(tài)形式的定位技術(shù)，所以在應(yīng)用過(guò)程中需要設(shè)置比較多的監(jiān)測(cè)設(shè)備，且需要長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)才能確保監(jiān)測(cè)精度。

3 建筑物變形監(jiān)測(cè)中的GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)置

因?yàn)榻ㄖ镒冃翁攸c(diǎn)是漸變性，這是一個(gè)非常緩慢的過(guò)程，所以在具體監(jiān)測(cè)中，一定要對(duì)監(jiān)測(cè)的時(shí)間段以及監(jiān)測(cè)周期加以合理安排。尤其是在通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行建筑物變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，更是需要對(duì)多個(gè)方面加以綜合考慮，包括變形監(jiān)測(cè)的目的、精度要求、變形體具體特征、外部條件對(duì)其產(chǎn)生的影響等。通過(guò)這樣的方式，才可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)時(shí)間段以及監(jiān)測(cè)周期的合理確定。在此過(guò)程中，需要對(duì)實(shí)際的建筑工程、建筑物變形特征和變形監(jiān)測(cè)的影響因素等加以綜合分析，并以此為依據(jù)來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)網(wǎng)的科學(xué)設(shè)置，這樣才可以實(shí)現(xiàn)變形監(jiān)測(cè)分析、預(yù)報(bào)最佳周期的制定，并獲得足夠精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，爭(zhēng)取在最短的時(shí)間內(nèi)獲得最精確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

在通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，一項(xiàng)最重要的內(nèi)容就是監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置的合理選擇。具體選擇中，其監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置可以按照兩種來(lái)進(jìn)行劃分，第一是基準(zhǔn)點(diǎn)，第二是觀測(cè)點(diǎn)。在對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)的過(guò)程中，可在遠(yuǎn)離信號(hào)干擾源的位置設(shè)置兩個(gè)或者是多個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，以便后期的長(zhǎng)期觀察和保存。在對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)的過(guò)程中，也需要使其盡量和干擾源遠(yuǎn)離，使其能夠良好反映出變形體所具有的具體變形特征。同時(shí)，在布設(shè)過(guò)程中，也應(yīng)該確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)之間形成一個(gè)良好的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以此來(lái)為建筑物變形情況的觀測(cè)及其數(shù)據(jù)保存提供足夠便利。

3.2 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理

在通過(guò)GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，其數(shù)據(jù)處理主要借助于平差計(jì)算以及變形分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，平差計(jì)算主要有約束平差、基線解算和數(shù)據(jù)預(yù)處理等。就目前來(lái)看，國(guó)際上著名的GPS平差計(jì)算高精度軟件主要包括美國(guó)JPL公司研發(fā)的GIPSY軟件、德國(guó)GFZ公司研發(fā)的EPOS.Y3軟件、美國(guó)研發(fā)的GAMTT/GLOB-K軟件以及瑞士Bernese大學(xué)研發(fā)的Bernese軟件等。而國(guó)內(nèi)著名的GPS平差計(jì)算高精度軟件主要包括同濟(jì)大學(xué)研發(fā)的TGPPS靜態(tài)定位后處理軟件以及原武漢測(cè)繪科技大學(xué)所研發(fā)的GPSADJ這一系列的平差計(jì)算處理軟件等[2]。借助于這些平差計(jì)算軟件，可以對(duì)商用型的GPS基線處理軟件所獲得的結(jié)果進(jìn)行二維平差以及三維平差計(jì)算。

在完成了GPS靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)的平差計(jì)算之后，需要對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析。具體分析中，應(yīng)該將每一個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)的坐標(biāo)差和中誤差作為依據(jù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物穩(wěn)定性的科學(xué)分析。通過(guò)這樣的分析，便可得出其具體的變化規(guī)律，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)其變形發(fā)展趨勢(shì)的進(jìn)一步分析，為變形控制與質(zhì)量安全保障提供科學(xué)合理的數(shù)據(jù)支撐。

3.3 觀測(cè)誤差和控制措施

在通過(guò)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行建筑物變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，其主要的觀測(cè)誤差主要來(lái)源于衛(wèi)星、信號(hào)傳輸以及接收設(shè)備。對(duì)于這些誤差，總體可按照兩類進(jìn)行劃分，第一是系統(tǒng)誤差，第二是偶然誤差。其中，系統(tǒng)誤差的規(guī)律性很強(qiáng)，可對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果造成較大影響，需通過(guò)特定的措施和方法來(lái)進(jìn)行控制;而偶然性誤差通常并不具有規(guī)律性，也沒(méi)有特定的控制方法，只能通過(guò)影像特征等的研究來(lái)加以改善。

在對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行控制的過(guò)程中，主要可通過(guò)以下幾種方式進(jìn)行控制：第一是讓不同監(jiān)測(cè)站對(duì)同一衛(wèi)星做同步監(jiān)測(cè)值的求差計(jì)算，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)站的調(diào)整;第二是針對(duì)監(jiān)測(cè)誤差進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)值的更正;第三是將任意未知參數(shù)引入，并在數(shù)據(jù)處理中將其和其他參數(shù)共同求解，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)傳輸誤差的確定和調(diào)整。

結(jié)束語(yǔ)：

綜上所述，在當(dāng)今的建筑工程建設(shè)與應(yīng)用中，良好的建筑物變形監(jiān)測(cè)是確保其質(zhì)量和安全的關(guān)鍵。單位因?yàn)楫?dāng)今的高層和超高層建筑物數(shù)量眾多，若依然通過(guò)傳統(tǒng)方式進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，將會(huì)面臨非常大的人力資源消耗。因此，在具體監(jiān)測(cè)中，就需要借助于先進(jìn)的GPS靜態(tài)測(cè)量技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)科學(xué)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置、良好的數(shù)據(jù)處理以及誤差的確定與控制，便可在不需要耗費(fèi)大量人力資源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)建筑物變形數(shù)據(jù)的精確測(cè)量和預(yù)報(bào)，以此來(lái)為建筑工程監(jiān)測(cè)行業(yè)的發(fā)展和建筑物質(zhì)量與安全的保障提供充分的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃新民，郭樹(shù)森，鄧建林，胡伍生，張鳳梅.建筑物變形監(jiān)測(cè)沉降與傾斜成果關(guān)聯(lián)性分析[J].現(xiàn)代測(cè)繪，2020（06）：19-23.

[2]馮威.GPS/BDS變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)穩(wěn)定性與自動(dòng)化[D].導(dǎo)師：黃丁發(fā);馮威.西南交通大學(xué)，2020.

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