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摘 要：在科学技术水平的大力发展下，对建筑物变形监测的作业方法开始被广泛应用，但是在应用过程中也存在相应的技术问题。文章主要根据建筑物变形检测中存在的问题，来阐述GPS变形的监测方法，并探析建筑物变形监测等级与建筑物变形监测的相关作业方法。
关键词：GPS；变形监测；工作基点；观测点；精度
一、GPS监测方法
（一）GPS变形监测的优势
GPS就是全球定位系统，它主要是利用天空中的GPS卫星发出的信号进行定位测量，它在测量过程中的主要特点是定位速度快、精度高、并能实时提供三维坐标等等。目前有很多单位都采用全球定位系统对建筑物进行变形监测，同时也取得了理想的效果。全球定位系统的测量方式和正常的测量手段相比，具有以下优势：
1.它可以不受任何天气与环境的影响，任何时间都可以进行检测。
2.它在测量过程中可以同时取得三维向量坐标，因此可以得出既准确又科学的位移变化结果。
3.全球定位系统所测量出来的相关数据可以向建筑物的自动监测系统提供重要的测量数据。
（二）GPS监测方案
1.在GPS监测过程中，首先需要对工作基点进行选择，所选择的位置必须具有牢固性，同时需在监测区域两千米以内的范围内进行。
2.其次，在观测技术设计时需要注意的是，由于监测体很容易发生滑落现象，部分监测点在监测过程中还很容易被破坏，处于同一监测体的位置由于受侵害力度不一样，导致变形的大小也不一样，所以在用GPS进行观测过程中，需要运用双工作基点法进行监测，在监测时要同时对一个基点进行检测，其他不同的监测点之间并不会有相应的矢量关系。
3.最后，GPS在监测过程中还需要注意的是，对于接收机天线的长度一定要用卡尺精确量取，同时需测量两次，一次在开始监测时，一次在测量结束时，最后得到的长度取这两次测量的中间数值。另外，要给接收机留有一定的预热时间，接收机在运行过程中，十米之内不能手机等通讯工具。
（三）GPS监测数据处理
在对GPS监测进行数据处理时要运用专门软件进行计算，相关的数据处理技术如下：
1.计算时需要在WGS-84的系统内进行。
2.大气延迟系数（电离层、对流层）改正：标准模型。
3.如果在计算基线过程中不方便获取精密星历时，可以运用广播星历进行处理。
4.在计算过程中对同一时段观测数据的剔除率需要小于10%。
5.基线重复性检验应小于标称精度。
6.异步环闭合差限差为。
二、工作基点、变形观测点的设置
（一）工作基点的选择和埋设
在观测高层建筑物变形的过程中，通常需要根据两级进行布设，也就是说在基准点的基础上来布设相应的工作基点，布设好后以工作基点为根本开始对变形位置进行观测，同时由基点定期对工作基点进行检测。
下面我们结合大型高层建筑物周围的现状地形图以及地质钻探资料，来选择岩石较浅或者土质较硬的地段埋设工作机电。
比如说，有一工程在测量时根据实地踏勘，在建筑物范围内的东、西、南三个方向分别选择了三个工作基点（A，B，C），见图1，工作机电的埋设断面见图2。
图1 工作基点、沉降点分布
图2 工作基点埋设断面
（二）变形点的选择与埋设
在对建筑物变形进行观测时，要在能反映出建筑物变形特征的地方设立观测标志，通常情况下观测标志都会选择在主楼与裙楼的两边，如果该建筑物比较长时，则需要在外墙的两端或者中间进行设置。为了使复核沉降在观测过程中更加可靠，应该选择具有代表性的承重柱上设置沉降复核标志。在此次观测过程中，我们将该建筑物的沉降观测点都设置在承重柱上，同时在离地面一米左右的位置预埋大于五毫米厚的钢板，另外需要在钢板外面焊接直径二十毫米、长度三百毫米的不锈钢六角螺栓，六角螺栓的任意一个角垂直向上都可以作为立尺点，见图3。
图3 沉降点埋设图
三、水准沉降监测方法
（一）沉降观测等级的确定
在建筑物监测过程中，为了确保监测的安全性，要按照建筑变形测量的相关要求进行，在沉降观测中所形成的误差必须符合mΔ≤δ∏/2n标准。
（二）保证观测精度的措施
在观测时，不仅要选择精度高的观测仪器，还需要选择最佳的观测路径，选择最佳观测路径时需要以最短闭合线路为基准。在观测沉降点过程中，尽量要保证仪器、人员、路线都在固定的状态下进行，这样才能使观测的数据更加精确。
（三）仪器的选择
在选择观测仪器时，必须要符合对外业观测的精度要求，对于高层建筑物一般采用II等精密水准的高精度水准仪，同时还需要配备测微器和铟钢水准尺。在此次观测中我们采用的是美国天宝DINI12型精密高精度电子水准仪，它的精度为0.3毫米，与它配套使用的水准尺是美国天宝2m铟瓦数码水准尺，这些仪器与水准尺都是经过技术监督检验并符合标准的。
（四）外业观测的方法
在选择外业观测方法进行监测时，无论是观测工作基点还是观测沉降点都采用II等精密水准测量方法进行，这种测量方法分为往测与返测，在往测时，奇数测站采用后前前后的观测顺序；偶数测站采用的是前后后前的观测顺序；在返测时，奇数测站采用的是前后后前的观测顺序；偶数测站采用的是后前前后的观测顺序。
四、工作基点和沉降观测点观测数据的平差计算
（一）工作基点的平差计算
对于工作基点来说，三个工作基点形成一个闭合环，当闭合差（L为环线长）时，可以把闭合差按照与距离成比例反号分配到各测量段中，再用已知的工作基点高程计算出工作基点高程。 （二）沉降观测点的平差计算
三个工作基点与沉降观测点可以形成三个结点的水准网，在计算时分别取三个工作基点最近的沉降点作为结点。
1.权的确定有两种方法
以测站数定权pi=1/ni（n为各测段的测站数）；
以长度定权pi=1/Li（L为各测段的长度，km）。
2.误差方程及法方程的组成
平差计算采用间接平差法：设3个结点平差高程分别为X（12），Y（6），Z（16），因为有6段观测值，所以能列出6个误差方程。各测段的改正数：
其对应的权为Pi，i=1，2，…，6。根据误差方程式组成法方程，并写成未知数X，Y，Z表达式：
将已知点高程、观测高差及各测段的权代入上式，按逐渐趋近法计算出各结点平差高程。再将各结点平差后的高程作为已知点高程组成三条附合水准路线，按附合水准路线平差原理求出结点间各沉降点的平差高程。如果每次沉降观测都采用测站固定法观测，只需将每次观测的高差代入上式就可求出每次的沉降量及总的沉降量。
五、沉降观测成果可靠性复核
在检验沉降观测成果是否具有可靠性时，需要采用两种方法进行检测并对比。
（一）相对0.000基面沉降量复核
在观测有代表性的沉降观测符合标志时，要与工作基点进行比较，并判断两者之间的差值是否与周期观测的累积沉降吻合。
（二）垂直度复核
根据差异沉降推算出建筑物主体的倾斜度与通过检测建筑物各角的实际垂直度的偏差，通过比较就可以得知复核沉降观测的成果是否具有可靠性。但是，需要注意的是，建筑物实际测量的垂直角度的偏差一般是由差异沉降引起与施工引起偏差两个部分组成。为了正确判断观测成果的可靠性，在建筑物施工过程中，需要定期检测建筑物的垂直度，并做好记录。
本文在某建筑物的变形监测过程中，证明用全球定位系统的技术监测建筑区变形是可行的。但是在实际对建筑物变形监测过程中，要合理、科学地对建筑物作业方法进行总结与研究，这样才可以预防并减少建筑物中灾害现象的发生。
参考文献
[1] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉大学出版社，2003.
[2] 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社，2005.
[3] 杨文府，孙保国.全站仪在城市数字测图中的误差分析与估计[J].矿山测量，2007（02）：12-13.
关键词：GPS；变形监测；工作基点；观测点；精度
一、GPS监测方法
（一）GPS变形监测的优势
GPS就是全球定位系统，它主要是利用天空中的GPS卫星发出的信号进行定位测量，它在测量过程中的主要特点是定位速度快、精度高、并能实时提供三维坐标等等。目前有很多单位都采用全球定位系统对建筑物进行变形监测，同时也取得了理想的效果。全球定位系统的测量方式和正常的测量手段相比，具有以下优势：
1.它可以不受任何天气与环境的影响，任何时间都可以进行检测。
2.它在测量过程中可以同时取得三维向量坐标，因此可以得出既准确又科学的位移变化结果。
3.全球定位系统所测量出来的相关数据可以向建筑物的自动监测系统提供重要的测量数据。
（二）GPS监测方案
1.在GPS监测过程中，首先需要对工作基点进行选择，所选择的位置必须具有牢固性，同时需在监测区域两千米以内的范围内进行。
2.其次，在观测技术设计时需要注意的是，由于监测体很容易发生滑落现象，部分监测点在监测过程中还很容易被破坏，处于同一监测体的位置由于受侵害力度不一样，导致变形的大小也不一样，所以在用GPS进行观测过程中，需要运用双工作基点法进行监测，在监测时要同时对一个基点进行检测，其他不同的监测点之间并不会有相应的矢量关系。
3.最后，GPS在监测过程中还需要注意的是，对于接收机天线的长度一定要用卡尺精确量取，同时需测量两次，一次在开始监测时，一次在测量结束时，最后得到的长度取这两次测量的中间数值。另外，要给接收机留有一定的预热时间，接收机在运行过程中，十米之内不能手机等通讯工具。
（三）GPS监测数据处理
在对GPS监测进行数据处理时要运用专门软件进行计算，相关的数据处理技术如下：
1.计算时需要在WGS-84的系统内进行。
2.大气延迟系数（电离层、对流层）改正：标准模型。
3.如果在计算基线过程中不方便获取精密星历时，可以运用广播星历进行处理。
4.在计算过程中对同一时段观测数据的剔除率需要小于10%。
5.基线重复性检验应小于标称精度。
6.异步环闭合差限差为。
二、工作基点、变形观测点的设置
（一）工作基点的选择和埋设
在观测高层建筑物变形的过程中，通常需要根据两级进行布设，也就是说在基准点的基础上来布设相应的工作基点，布设好后以工作基点为根本开始对变形位置进行观测，同时由基点定期对工作基点进行检测。
下面我们结合大型高层建筑物周围的现状地形图以及地质钻探资料，来选择岩石较浅或者土质较硬的地段埋设工作机电。
比如说，有一工程在测量时根据实地踏勘，在建筑物范围内的东、西、南三个方向分别选择了三个工作基点（A，B，C），见图1，工作机电的埋设断面见图2。
图1 工作基点、沉降点分布
图2 工作基点埋设断面
（二）变形点的选择与埋设
在对建筑物变形进行观测时，要在能反映出建筑物变形特征的地方设立观测标志，通常情况下观测标志都会选择在主楼与裙楼的两边，如果该建筑物比较长时，则需要在外墙的两端或者中间进行设置。为了使复核沉降在观测过程中更加可靠，应该选择具有代表性的承重柱上设置沉降复核标志。在此次观测过程中，我们将该建筑物的沉降观测点都设置在承重柱上，同时在离地面一米左右的位置预埋大于五毫米厚的钢板，另外需要在钢板外面焊接直径二十毫米、长度三百毫米的不锈钢六角螺栓，六角螺栓的任意一个角垂直向上都可以作为立尺点，见图3。
图3 沉降点埋设图
三、水准沉降监测方法
（一）沉降观测等级的确定
在建筑物监测过程中，为了确保监测的安全性，要按照建筑变形测量的相关要求进行，在沉降观测中所形成的误差必须符合mΔ≤δ∏/2n标准。
（二）保证观测精度的措施
在观测时，不仅要选择精度高的观测仪器，还需要选择最佳的观测路径，选择最佳观测路径时需要以最短闭合线路为基准。在观测沉降点过程中，尽量要保证仪器、人员、路线都在固定的状态下进行，这样才能使观测的数据更加精确。
（三）仪器的选择
在选择观测仪器时，必须要符合对外业观测的精度要求，对于高层建筑物一般采用II等精密水准的高精度水准仪，同时还需要配备测微器和铟钢水准尺。在此次观测中我们采用的是美国天宝DINI12型精密高精度电子水准仪，它的精度为0.3毫米，与它配套使用的水准尺是美国天宝2m铟瓦数码水准尺，这些仪器与水准尺都是经过技术监督检验并符合标准的。
（四）外业观测的方法
在选择外业观测方法进行监测时，无论是观测工作基点还是观测沉降点都采用II等精密水准测量方法进行，这种测量方法分为往测与返测，在往测时，奇数测站采用后前前后的观测顺序；偶数测站采用的是前后后前的观测顺序；在返测时，奇数测站采用的是前后后前的观测顺序；偶数测站采用的是后前前后的观测顺序。
四、工作基点和沉降观测点观测数据的平差计算
（一）工作基点的平差计算
对于工作基点来说，三个工作基点形成一个闭合环，当闭合差（L为环线长）时，可以把闭合差按照与距离成比例反号分配到各测量段中，再用已知的工作基点高程计算出工作基点高程。 （二）沉降观测点的平差计算
三个工作基点与沉降观测点可以形成三个结点的水准网，在计算时分别取三个工作基点最近的沉降点作为结点。
1.权的确定有两种方法
以测站数定权pi=1/ni（n为各测段的测站数）；
以长度定权pi=1/Li（L为各测段的长度，km）。
2.误差方程及法方程的组成
平差计算采用间接平差法：设3个结点平差高程分别为X（12），Y（6），Z（16），因为有6段观测值，所以能列出6个误差方程。各测段的改正数：
其对应的权为Pi，i=1，2，…，6。根据误差方程式组成法方程，并写成未知数X，Y，Z表达式：
将已知点高程、观测高差及各测段的权代入上式，按逐渐趋近法计算出各结点平差高程。再将各结点平差后的高程作为已知点高程组成三条附合水准路线，按附合水准路线平差原理求出结点间各沉降点的平差高程。如果每次沉降观测都采用测站固定法观测，只需将每次观测的高差代入上式就可求出每次的沉降量及总的沉降量。
五、沉降观测成果可靠性复核
在检验沉降观测成果是否具有可靠性时，需要采用两种方法进行检测并对比。
（一）相对0.000基面沉降量复核
在观测有代表性的沉降观测符合标志时，要与工作基点进行比较，并判断两者之间的差值是否与周期观测的累积沉降吻合。
（二）垂直度复核
根据差异沉降推算出建筑物主体的倾斜度与通过检测建筑物各角的实际垂直度的偏差，通过比较就可以得知复核沉降观测的成果是否具有可靠性。但是，需要注意的是，建筑物实际测量的垂直角度的偏差一般是由差异沉降引起与施工引起偏差两个部分组成。为了正确判断观测成果的可靠性，在建筑物施工过程中，需要定期检测建筑物的垂直度，并做好记录。
本文在某建筑物的变形监测过程中，证明用全球定位系统的技术监测建筑区变形是可行的。但是在实际对建筑物变形监测过程中，要合理、科学地对建筑物作业方法进行总结与研究，这样才可以预防并减少建筑物中灾害现象的发生。
参考文献
[1] 黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉大学出版社，2003.
[2] 李征航，黄劲松.GPS测量与数据处理[M].武汉大学出版社，2005.
[3] 杨文府，孙保国.全站仪在城市数字测图中的误差分析与估计[J].矿山测量，2007（02）：12-13.