1、1GPS 定位技术在高层建筑施工基准传递中的应用【摘要】在高层建筑的建造过程中，基准传递是十分关键的一环，也是确保测量数据准确的基本步骤。采用 GPS 技术来进行高层建筑物建造中的基准传递，并对于这种传递进行定位，有利于满足工程建筑迅捷、优质的质量要求，使得高层建筑物的施工活动符合指标。本文结合具体的建筑工程案例，分析了 GPS 技术在高层建筑物基准传递方面的定位作用。实验和研究结论显示：在高层建筑物基准传递中，采用 GPS 技术方式来定位，能够收到良好的效果。 【关键词】GPS 定位技术；高层建筑施工；基准传递；具体应用 近年来，随着我国经济社会的迅速发展，各种高层建筑的建设工程数量也在不断
2、增加。层次较高建筑物在我国的大中型城市越来越普遍，并且内部结构日益复杂，层次越来越高。这样的现状，对建筑物施工过程中的测量活动提出了更严格的要求。控制施工质量的要点包括基准传递和垂直程度控制，其中工程测量的准确度、可靠程度和效率，是影响施工进展的主要方面。目前，多数高层建筑的测量活动都会区分平面测量和高程测量两种，常用的测量方式有很多，它们都有自身的优势和弊端。其中，许多测量方式有特殊的环境要求，并且误差率会随着建筑物的增高而增大，测量数值的控制难度也会逐渐上升。因此，我们应当探求一种新式的技术，来解决基准传递中遇到的问题。 一、GPS 定位技术概述 2作为一种新兴的测量方式，GPS 已经被广
3、泛使用在建筑施工测量领域中，它所独有的技术先进性和技术优势，已经得到测量人员的认可。这种定位方式的定位过程准确、定位效率高、不受时间限制，且不需要采取其他辅助措施。同时，这种定位方式还能设置三维形式的平面信息和高程信息。然而，关于 GPS 定位方式在高层建筑物建造领域的具体应用，国际上还没有实例，我国也没有这方面的施工经验。 高层建筑物的建造活动，会受到施工现场情况和当地环境的干扰。因此，在具体的施工活动中是否适合采用 GPS 定位，主要取决于其所接受数据信号对于干扰的抵抗能力，以及数据计算的准确程度。我们需要通过试验，来判断 GPS 技术的应用条件是否齐备。 二、实际应用试验 试验设备包括三
4、台双频的接收设备：其中一台是安装在楼顶固定点上的接收设备，另外两台是安装在钢标附近的设备。钢标的高度约为 30米，其中一台设施靠近混凝土制成的立柱。这样安排的目的是准确模拟可能干扰施工活动的物体，如现场附近的塔吊、钢筋和各种立柱等。 测量过程分为两个不同的时间段，每个时间段都为一个小时。在这两段固定的时间里面，我们移动了一个测量端点，并用量尺测出了三个测量点之间的水平距离。我们以第一个测量点为固定坐标，使用 GPS 将北向作为固定方向，通过投影和变换坐标，就可以计算出每一个点的坐标数值。通过比较可以知道：采用 GPS 进行测量所得数值，要比用量尺直接测量得到数值的误差小。这种结论可以说明：在施
5、工现场存在钢筋、塔吊等物体干扰的时候，采用 GPS 技术的定位效果相对较好。 3三、技术方案设定 在第一次利用 GPS 定位技术进行高层建筑基准传递时，要建立标准的坐标系和各种施工坐标之间的变换关系，以便后续的施工基准传递。我们采用的施工坐标体系，是利用红线作为坐标的基准点，顾及到建筑物相对的位置，建立的一种独立性的建筑物施工坐标。为了方便数值取样，我们将四个测量的基准点都安排在了建筑物的主要部分里面。 在施工工程的起步阶段，由于没有充分顾及到采用 GPS 方式进行试验的可能性，建筑物的外侧没有安排相应的样品基点。因此，我们应当首先将 GPS 的测量数值和已有的坐标体系统一起来，避免由于建筑物
6、的上部采用了 GPS 方式，而下部已经结束施工，导致建筑物两部分的测量基准相脱离。要保证整个建筑物测量基准的统一性。 针对这一工程施工范围较小、施工期限较短、精确程度要求高的特征，我们在高层建筑施工现场的外侧建立了两个稳定性较强的基准点用于控制。在进行每一次的测量时，首先将固定的一点作为起算点，将固定的方向作为起算的方向，这样能够保证采用 GPS 方式定位时的计算基点和方向一致。起算点的坐标和方向由第一次进行的 GPS 测量来决定。当对于每一次测量所得数据进行转化的时候，要采取一致的转化标准，并依据第一次的 GPS 测量数据来确定转化用到的参数。 在上图中，01 点位于建筑现场外侧一栋高度为二
7、层的楼顶上，这栋房屋属于建筑单位的办公楼，因此比较方便进行观测点的设置和维护。这一观测点距离高层建筑物约有 90 米，观测当时的空气能见度较好。02点位于建筑现场外侧一处混凝土制成的道路上，观测点的基础比较坚固，4很少受到过往车辆的干扰，方便设置观察点，且当时空气能见度也较好。这一点与建筑物的距离约为 140 米。图中的 03 点、04 点、05 点和 06 点都是施工活动的基准传递点。 四、数据处理和精确度 采用 GPS 定位技术来处理数据的流程如下：对于数据的基线进行向量计算；计算向量网络的三维形式无约束状态下和二维形式约束状态下的平差；实现坐标的成果转化。在计算基线、计算向量网络平差以及
8、转化坐标数值时，都要采用给定型号的软件。 第一次运用 GPS 进行测量的目标是确定 01 和 02 两个固定点的位置和用来转化的参数。处理数据的主要流程为：对于基线进行运算；确定01 点的无约束三维形式平差；在确定了方位之后，通过投影和转化坐标，可以得到每个点的坐标数值；在整个坐标系中，将 03 点固定住，将 03点和 04 点的方向作为标准方向，对平面进行水平移动和转动，就可以得到 01 点和 02 点的具体坐标数值。 在第二次以及后续每一次的测量和处理数据过程中，主要的步骤和第一次略有不同，具体而言包括以下步骤：对基线进行计算；固定住 01点并确定三维形式网络的无约束平差；在第一次确定的中
9、央子午线和 01点、02 点两点的坐标中，进行二维形式的约束平差确定；利用第一次观测得到的参数，对这一坐标进行水平的移动和旋转，然后得到每个点在整个施工坐标体系中的具体位置。 由上表中的计算结果可以得知：每一个基准传递点的水平方向精确程度为 1.5 毫米，上线数值接近 3 毫米；水平方向上的点位精准程度为 2.25毫米，上线数值为 3 毫米左右；大地高的精准程度为 3 毫米左右，上线数值接近 7 毫米。这说明采用 GPS 进行观测得到的数值结果准确程度还是比较高的。另外，具体进行每一次的观测时，测量人员可以在每一层施工面上用尺子量出 03 点、04 点、05 点和 06 点的相对数值，并将这些
10、数值和采用 GPS 测量得到的数值进行比较，来检验测量结果的精准程度。结语： 实验和研究结论显示：GPS 的定位技术，在高层建筑物基准传递方面有着传统技术手段所不具备的优势，例如：GPS 能够直接传递三维的施工基准，施工人员可以在现场的外侧设置技术控制的端点，同时，这种定位方式可以避免分段传递基准时产生的误差。许多大中型城市中的建筑物层次都有增高的趋势，在这样的形势下，GPS 在精确度、工作效率和方式方面的特征会愈加突出，具有广阔的应用前景。在实际的施工过程中，通过参数的变换，可以减轻演算数据和转化测量结果时的外界因素干扰，提升测量的精确程度。 参考文献： 1黄声享，柳响林.GPS 定位技术在高层建筑施工基准传递中的应用 J.测绘工程，2011（03）. 2花向红，王新洲，柳响林.GPS 定位技术在超高层建筑中应用初探 J.工程勘察，2009（03）. 3吴俊杰.GPS 测量技术在高层建筑施工中的应用 J.科技创新导报，2009（07）.
