GPS在变形观测中的应用

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1、GPS技术在变形观测中的应用测绘***班***摘要本文根据GPS在建（构）筑物变形观测中的的应用，结合应用实例及GPS的工作原理来介绍目前GPS的应用情况以及对变形观测中的一些实际问题进行探讨。主要包括GPS的作用原理、GPS在变形观测中的运用现状、变形观测GPS布网的注意事项、选点要求、数据处理以及GPS在与其他测量模式结合运用等方面。关键词变形观测；GPS技术；测量；控制网；精度指标1引言在各种工程设计、建设和竣工后，出于安全的考虑或研究目的，需要对建（构）筑物进行变形观测，以了解建（构）筑物所处的环境以及建（构）筑物的稳定

2、性。在实际工程分类中工程建（构）筑物有各种不同的类型，如水利水电枢纽工程、桥梁、高层建筑、冶炼设施、精密输送带、尾砂坝、井塔和井架、架空索道、隧洞和硐室等。对于各种不同的建（构）筑物引起其变形的原因可能也不相同。所以在变形观测中我们需要采用的手段也不尽相同。在变形观测中几乎运用了所有的测量手段。本文仅就GPS技术的运用和其发展前景作部分介绍。2建（构）筑物变形量及变形观测内容概述2.1变形量指标及观测精度指标变形测量的结果用变形量来表示，表达变形量的常用指标有移动指标和变形指标。移动指标包括：下沉指标、水平移动；变形指标包括：倾

3、斜、曲率、水平变形。在变形观测精度要求上，矿山岩层与地表移动观测、大坝变形测量、建筑物变形测量等工作目前进行的比较频繁，有相应的规范可供参考。工业与民用建（构）筑物的变形测量则由于对象非常广泛，情况各不相同，虽有规程但无法制定统一的精度标准，一般情况下根据工程建筑物的设计允许变形值的大小及观测目的来确定。如果变形测量的目的是为了使变形值小于允许的变形值而确保建筑物的安全的观测中误差应小于允许变形值的1/20—1/10。如果观测时为了研究变形过程则观测中误差应小于允许变形值的1/100—1/2010。下表为我国建设部发布的变形测量

4、的等级及精度要求的行业标准--《建筑变形测量规程》（JGJ/T8-9）。建筑变形测量等级及精度要求表2.1-1变形观测等级沉降观测观测点测站高差中误差/mm位移观测观测点测站高差中误差/mm适应范围特级≤±0.05≤±0.3特种精密工程、重要科研项目一级≤±0.15≤±1.0大型建筑物、科研项目二级≤±0.50≤±3.0中等精度要求建筑物、科研项目，重要建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测三级≤±1.50≤±10.0低精度建筑物、一般建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测2.2变形观测的内容变形观测的主要内容由变形测量对象的性质、测量的目

5、的等因素决定。主要分为建构筑物本身（基础与上部）的变形和建构筑物地基及其场地（环境）的变形。对于大型建筑物的变形测量包含建筑物本身、建筑地基及场地变形。分以下几个方面：（1）倾斜观测，目的是测定建筑物顶部由于地基存在的差异沉降或受外力作用而产生的垂直偏差。通常在顶部和墙基设置观测点，也可直接观测顶部中心相对于底部中心的位移值。（2）位移观测，测定建筑物受侧向荷载作用的影响而产生的水平位移量，观测点的建立视位移方向而定。（3）裂缝观测，测定建筑物因局部基础不均匀沉降或其他约束和荷载作用而使墙体、框架结构等出现的裂缝，一般在裂缝的两

6、侧设置观测标志，定期观测以取得裂缝的大小和走向变化。（4）挠度观测，测定建筑物中，特别是梁板构件产生的挠曲程度。通常是测定设置在建筑物垂直面内不同高度观测点相对于某一水平基准点的位移值。（5）摆动和转动观测，测定高层建筑物顶部和高耸建筑物在风振、地震、日照以及其他外力作用下的摆动和扭曲程度。对大型的地物，如岩体、矿区、大坝等变形观测的内容还包括整个区域受地壳板块作用产生的山体裂缝、地面下沉等内容。3GPS技术概述我们通常所说的GPS，全称为全球卫星定位系统（GlobalPositioningSystem）或称GPS定位系统，它是

7、由美国自1973年开始研制的，最初是作为军用导航，故其也曾被称为军用卫星导航系统——NAVSTARGPS。但随着卫星定位平民化需求的增加使得卫星定位有着巨大的应用市场，于是美国逐渐开放了低精度的GPS定位、导航、授时等技术。特别是随着俄罗斯的GLONASS和欧盟的EGNOS系统的研制和初步应用，逐渐影响到美国对卫星定位市场10的垄断，使得美国不断提高了GPS对外开放程度。使得定位精度大幅提高。这样，由于精度的提高满足了测量工作的要求使得GPS逐渐运用与专业测量领域。GPS系统有三部分组成，即空中GPS卫星星座、地面监控部分和用户

8、设备部分（GPS接收机）。GPS卫星星座由24颗卫星构成，其中21颗工作卫星和3颗备用卫星。24颗卫星均匀分在6个轨道面上，轨道面倾角为55°，各轨道面之间相距60°，轨道平均高度20200km。GPS地面监控部分由5个卫星监测站、1个主控站和3个信息注入站组成