1、高层建筑工程的 GPS 定位控制研究【摘要】伴随着高层建筑数量的不断增加，GPS 定位控制技术的应用也日益广泛，能够实现对于建筑垂直度、高程控制等的精准测量，具有相当显著的优势。本文结合 GPS 定位控制技术的特点，对其在高层建筑工程中的应用进行了分析和探讨。 【关键词】高层建筑 GPS 定位控制 应用 前言：城市化进程的加快，使得城市规模不断扩大，城市人口数量迅速增加，高层建筑也因此成为城市建筑发展的主流方向。在高层及超高层建筑工程建设中，对于基准传递、轴线、垂直度以及高程控制等的测量，一直是建筑施工质量控制的重点和难点。随着建筑高度的增加和建筑风格的多样化，传统的测量方法暴露出许多不足和问
2、题，因此，应用 GPS 测量技术，实现对于高层建筑的测量，是非常必要的。 一.GPS 定位控制测量 GPS 即 Global Positioning System，全球卫星定位系统，主要是利用专用的 GPS 定位卫星，在全球范围内进行定位和导航的系统。GPS 是一种全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，可以为用户提供高进度、低成本的三维位置、速度等导航信息。GPS 技术的应用和发展，不仅提高了社会整体信息化水平，也在一定程度上推动了数字经济的发展。在实际应用中，GPS 系统包括空间卫星、地面控制系统以及用户设备三个组成部分，可以将相应的位置信息和时间信息等通过系统实时、持续的发送给用户
3、，用户利用卫星导航设备对数据进行接收、分析、计算和整理，从而或者自身所处的地理位置。 GPS 定位测量的具体方式包括了静态绝对定位和静态相对定位两种，绝对定位指接收机处于静止状态，对观测站的绝对坐标进行确定，这种测量方法能够对卫星到观测站之间的伪距进行连续测量，得到充分的多余观测量，通过数据处理，能够提高定位精度；相对定位是指在基线两端设置两台接收机，对相同的 GPS 卫星进行同步观测，从而对基线端点在协议地球坐标系中的相对位置进行确定。静态相对定位主要是通过重复观测，达到充分的多余观测数据，从而对定位精度进行改善，一般采用载波相位观测值作为基本观测量。 二.高层建筑工程中 GPS 定位控制测
4、量的应用 1.高层建筑工程定位测量的特点 在高层建筑中，由于建筑整体较高，体型复杂，因此其定位测量与一般工程相比，呈现出几个比较显著的特点：其一，结构竖向偏差会在一定程度上影响工程整体受力情况，因此在施工测量中，对于测量精度要求较高，应该结合建筑的结构布局、施工方法等，对测量方法和测量设备进行选择；其二，建筑结构较为复杂，从装修和电梯安装等方面考虑，应该保证定位精度达到毫米级；其三，建筑在平面和立面上的造型复杂多变，要求定位放线能够实现因时因地制宜，灵活实用，同时保证测量的准确性和安全性。 2.GPS 定位控制测量的应用 2.1 测量准备 在测量前，应该做好相应的准备工作，以确保测量工作的顺利
5、进行，保证测量结果的精度和准度。一方面，测量人员应该对工程设计和施工图纸进行熟悉和校核，对建筑整体平面、立面、剖面的形状和尺寸有一个相对清晰的认识。在实际操作中，尤其需要注意轴线尺寸以及各层标高与总图的对应关系，了解轴线的尺寸、层高和结构尺寸。应该以轴线图为准，对比非标准层、标准层以及基础之间的轴线关系，同时对照建筑结构图，看两者相关联部位的轴线、尺寸和标高是否对应。另外，还应该进一步明确工程设计对于施工定位精度的要求，以确保定位放线工作的合理性和有效性。 2.2 技术设计 在高层建筑工程中，GPS 网定位测量技术设计的主要依据，是工程测量任务书和 GPS 测量规范规程。在对 GPS 定位测量
6、方案进行设计时，通常需要依照测量任务书，对 GPS 网的精度、密度和经济指标等进行明确，然后结合相应的规范规程以及现场实际勘测，明确观测点的连接方法以及各个观测点观测时间的长度和观测次数，以确保 GPS 网的顺利构建。 在 GPS 网设计中，需要关注以下几个方面的设计： （1）精度设计：在对 GPS 网定位测量精度进行设计时，主要应该考虑其实际用途。一般来讲，城市或者工程 GPS 网按照相邻两点的平均距离及精度划分，可以分为二、三、四等和一、二级，如下表所示。 在 GPS 网技术设计中，精度标准是一个非常重要的量，直接影响着GPS 网的布设方案、观测计划以及观测数据的处理。在实际操作中，应该从
7、工程项目的实际出发，从用户的需求出发，对精度标准进行确定，也可以参照企业现有的作业经验和生产规程进行明确。在 GPS 网布设过程中，不仅可以分级布设，也可以越级布设，更可以布设同级全面网，灵活性较强。对于不同等级 GPS 相邻点间弦长精度，可以以相应的公式表示： 其中， 表示 GPS 基线向量的弦长误差，也称等效距离误差，单位为mm；a 表示 GPS 接收机标称精度中的固定误差，单位为 mm；b 表示 GPS 接收机标称精度中的比例误差系数，单位为 ppm.D；d 表示 GPS 网中相邻点之间的距离，单位为 km。 （2）图形设计：对于施工测量而言，GPS 网图形形式主要都是采用三角形网或环形
8、网。三角形网是三角形由非同步的独立观测边组成，其优点在于结构稳定性强、可靠性强、自检能力强等；环形网是由数个含有多条独立观测边的闭合环组成，其优点在于自检能力强、可靠性高、观测工作量小等。实际上，如果条件允许，也可以采用三角形网和环形网构成的混合网，可以综合两者的优点，在保证结构几何强度、提升可靠性的同时，也可以减少外业工作量、降低工程成本，是当前 GPS 工程测量中应该首先考虑的图形形式。 （3）基准设计：在对 GPS 网进行技术设计时，应该对其成果所采用的坐标系统和起算数据进行明确，换言之，是对其采用的基准进行明确。通常情况下，GPS 网的基准包括位置基准、尺度基准和方位基准，对于GPS
9、网基准的设计，主要是针对其位置基准的确定，需要注意两个方面的问题：一是应该在地面坐标系中，选定相应的起算数据以及联测控制点，进行坐标转换，得出 GPS 点在地面坐标系的坐标；二是在经平差计算后，可以得出 GPS 点在参照坐标系中的大地高，结合高程联测，可以求得 GPS点的正常高。 三.结语 综上所述，作为一种全新的定位手段，GPS 技术相比于传统工程定位测量技术，具有无需通视、定位精度高、数据处理加快等优点，能够有效提升工作效率，保证高层建筑定位控制测量的精度，为工程的施工和质量控制提供相应的参考。 参考文献： 1韩漪.高层及超高层建筑工程的 GPS 定位控制分析J.电子测试，2014， （7）：65-66，28. 2魏中华.高层及超高层建筑工程的 GPS 定位控制J.民营科技，2010， （6）：30. 3刘贵波.浅谈高层及超高层建筑施工 GPS 定位控制测量J.科学之友，2011， （2）：150-151. 4徐传喜.高层建筑施工 GPS 测量技术分析J.中华民居（下旬刊） ，2013， （4）：255-256.
