分析GPS在建筑物变形观测的应用

韩伟

【摘  要】建筑工程在施工和使用的过程中，受到工程地质条件、地基处理方法以及建筑物上部结构的荷载等多个方面的影响，经常会出现地基和周围地形的形变，这就需要相关企业加强对建筑物变形的观测。GPS就是一种有效的建筑物变形观测手段，基于此，论文分析了分析GPS在建筑物变形观测中的应用。

【关键词】GPS技术;建筑物;变形观测;应用

【Abstract】In the construction and application process of building engineering， the deformation of foundation and surrounding terrain often occurs due to the influence of engineering geological conditions， foundation treatment methods and loads of superstructure， which requires the relevant enterprises to strengthen the observation of building deformation. GPS is an effective means of building deformation observation. Based on this， this paper analyzes the application of GPS in building deformation observation.

1引言

近年来，随着我国经济的发展和社会的进步，我国的建筑工程行业也跟着迈上了新的台阶，我国政府和国民对于建筑工程的建设质量也提出了更高的要求。因此，建筑物的变形观测工作也逐渐受到重视。而GPS作为新时期的一种较为先进的空间定位技术，将其应用到建筑物变形观测工作中，具有速度快、精度高且自动化水平较高等特点，但是也具有一定的缺陷。基于此，本文就建筑物变形观测工作的重要意义、GPS在建筑物观测中的应用优势和不足、主要应用模式和误差分析方面做了简单讨论。

2建筑物变形观测工作的重要意义

建筑工程在前期的施工过程和后期投入使用过程中都会受到各种因素的影响，引起建筑物地基的变形或者建筑物四周地形的变形，这就需要对建筑物进行变形观测。目前，因为建筑物形变通常情况下是难以避免的，因此，我国在相关的规章制度上也对其形变范围制定了严格的标准，如果超出了这个标准，那将会对建筑物的建设和使用埋下安全隐患，严重时还会导致建筑物的开裂，或者是建筑物在发生不均匀的沉降以后出现较为明显的倾斜、坍塌现象，威胁使用者的生命财产安全。因此，加强对建筑物的变形观测，研究建筑物出现变形的原因、变形的速度以及变形的规律等，可以对建筑物在使用过程中出现的异常情况进行及时分析和解决，对于保证建筑物的使用安全，维护使用者的生命财产安全等方面有着至关重要的现实意义。

3 GPS在建筑物观测中的应用优势和不足

3.1 GPS在建筑物观测中的应用优势

GPS在建筑物变形观测工作中的应用优势主要表现在以下几个方面：第一，CPS技术在实际应用的过程中，其自动化水平相对传统的观测技术来讲更高，且可以实现数据资料的自动化收集。另外，工作人员在利用CPS技术进行建筑物变形观测工作时，通常情况下，需要借助数据接收机，其具有自动跟踪和定位卫星信号的作用，在很大程度上也降低了建筑工程变形观测的成本，提高了建筑物变形观测的效率;第二，工作人员应用GPS技术进行建筑物变形观测时，受到自然条件的影响较小，可以实现持续性的变形观测;第三，观测站间不需要进行通视，在观测的过程中，只需要保证上空视野开阔即可，其在观测网点的选择上较为灵活，在很大程度上可以突破传统的观测方法的限制;第四，GPS技术在建筑物观测的应用过程中，测量速度较快，且精确度较高，在观测的过程中可以同時获取观测点的三维坐标;第五，GPS技术还可以应用在建筑物的垂直变形测量工作中，应用范围较广[1]。

3.2 GPS在建筑物观测应用中的不足

3.2.1 变形观测条件较差

GPS在建筑物观测中的首要应用不足就是变形观测的条件较差，例如，在实际观测的过程中，有部分卫星容易被遮挡，观测的视野较为窄小，存在多路径误差等。另外，GPS技术在大坝变形监测的过程中，大坝两侧的自然条件通常差异较大，进而对最终的观测结果造成影响。

3.2.2 垂直位移观测精度有待提高

GPS技术应用到建筑物变形工作中，虽然在水平位移的观测上精度较高，但是，根据相关资料显示，GPS技术在垂直位移的观测上，精度还有待提高。因此，如果是在精度要求较高的垂直位移的观测上，GPS技术则难以满足实际的检测要求，无法实现水平位移和垂直位移的同时定位观测。

4 GPS在建筑物变形观测中的主要应用模式

4.1 周期性变形观测模式

目前，GPS技术在我国建筑物变形观测中的最主要的应用模式就是周期性变形观测模式的应用。这种观测模式和我国传统的观测模式相比较，具有一定的相通的地方，其主要应用范围是变形较为缓慢的建筑物，观测方法通常是静态相对定位的方式。在观测周期上没有明确的限制，一个周期可以是几个月，也可以是几年。周期性变形观测模式采取的是边连式构成检测网，在完成数据收集以后，工作人员需要利用相关的专业软件进行观测数据的处理。

4.2 固定GPS测站阵列观测模式

固定GPS测站阵列观测模式在我国建筑物变形观测工作中的应用也较为广泛，其在实际应用的过程中，主要通过固定的CPS仪器来实现观测数据的采集，并对所收集的数据进行分析和预测。工作人员可以根据建筑物变形观测的实际要求，将周期性变形观测模式和固定GPS测站阵列观测模式结合起来，从而满足建筑物变形观测的实时性要求。另外，工作人员利用GPS测站阵列还可以有效提高建筑物变形观测的灵敏度和精确度，最终提高建筑物变形观测工作的效率[2]。

4.3 GPS-RTK動态观测模式

在实际应用GPS-RTK动态观测模式的过程中，以载波相位为基础，然后采取差分技术对两个观测站的载波观测值进行有效的实时处理，以此来反映被观测建筑物的较为精准的三维坐标。另外，工作人员利用GPS-RTK动态观测模式，还可以利用观测站点将相位的观测值和坐标值发送给流动站，而流动站在接收到数据以后，可以根据自身的采集到的载波相位数据，实现对数据链的实时处理。而且，GPS-RTK动态观测模式的计算速度也较快，根据相关资料显示，GPS-RTK最快能够以20Hz的速率输出定位结果，定位精度平面为+10mm，高程为+20mm。其实时观测效果较为良好。

5 GPS在建筑物变形观测中的应用误差分析

5.1 和卫星相关的误差

GPS技术在建筑物变形观测工作的应用过程中，其误差产生的原因主要体现在和卫星相关的误差，其具体表现为：卫星钟出现误差会直接导致伪码测距和载波相位测量产生误差，最终影响GPS技术在建筑物变形观测工作中的应用效果。因此，工作人员在实际应用的过程中，需要加强对GPS卫星钟的分析，及时纠正GPS卫星钟的钟差。

5.2 与传播路径有关的误差

GPS技术在建筑物变形观测工作的应用过程中，还会出现和传播路径相关的误差，这种误差产生的主要原因是电离层折射给建筑物观测效果的效果。另外，GPS技术在实际应用的过程中，受到传播路径上的电子总量的影响，电磁波传播也会出现一定程度的延迟，最终对建筑物的观测效果造成影响。因此，工作人员在利用GPS技术进行建筑物变形观测时，需要加强对测站的选择，尽量避免在较为光滑的地方进行测量，也不要选择电磁场较为严重的地方[3]。

6 结语

综上所述，在建筑物建设过程中和后期使用的过程中，受到地基自身荷重以及各种外力作用的影响，经常会出现建筑物的沉降、倾斜、位移等变形现象，在很大程度上也会影响建筑物使用的安全性。因此，相关企业应该加强对建筑物变形观测工作的重视，采用新时期的GPS技术，及时掌握建筑物的变形规律和变形数据，从而最大限度降低企业的损失，充分发挥GPS技术在建筑物变形观测工作中的作用，保证建筑物的安全。

【参考文献】

【1】姚建东.竣工后高层建筑变形监测中应用GPS技术的价值探究[J].工程建设与设计，2018（12）：11-15.

【2】户进.GPS技术在建筑物变形监测中的应用研究[J].科技风，2015（4）：204-204.

【3】奚小军.基于GPS动态变形监测的建筑物结构特性分析[J].中国高新技术企业，2015（4）：118-120.