浅析GPS定位技术在超高层施工测量中的应用

浅析GPS定位技术在超高层施工测量中的应用

李勇明聂延国

浙江省建工集团有限责任公司浙江杭州310012

摘要：在超高层施工测量中，传统的测量方法显示出很多弊端。GPS测量技术作为一种新型技术，精度高，速度快，在建设施工测量中运用也越来越广泛。GPS静态测量精度达5mm左右，完全满足超高层建筑的施工要求。

关键词：超高层；GPS静态测量；数据分析

1前言

随着城市建设的发展，建筑物的高度也在不断的刷新着记录。而且随着建筑物越来越高，施工测量的难度也越来越大，常规的测量方法已经无法满足超高层建筑的精度要求。GPS作为一种全新的测量手段，在工程测控中逐步得到应用，GPS定位技术的优点主要体现在精度高、速度快、全天候和点位不受通视限制，并可同时提供平面和高程的三维位置信息等。

2超高层施工测量特点

（1）超高层施工层数多，高度比较高，地基受力密度大，结构是否存在竖向偏差直接影响到地基的受力情况。

（2）超高层建筑一般为钢混组合结构，钢结构安装比较复杂，钢柱密度大钢梁多，其中各种机械连接（如高强螺栓连接等）要求测量定位精确到毫米。

（3）建筑物的造型复杂，而且基本位于市中心，现场场地狭窄紧张，测量放线需要因地制宜。

（4）建筑结构形式为矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢骨混凝土核心筒结构体系。结构受日照、温度、风荷载及塔吊运行影响较大，随着核心筒的不断上升，塔吊使用过程中产生轻微震力，因此控制点向上引测过程中难度较大，难以保证内控网的精度要求。

3GPS工作原理

GPS系统运用测距后方交会原理定位与导航，利用三个以上卫星的已知空间位置交汇出地面未知点（接收机）的位置。因此利用GPS卫星导航时，必须同时跟踪至少三颗以上的卫星。

GPS定位系统根据接收天线运动状态可分为静态定位和动态定位，根据工作方式可分为绝对定位和相对定位。

GPS绝对定位也叫单点定位，即利用GPS卫星和用户接收机之间的距离观测值直接确定用户接收机天线在WGS-84坐标系中相对于坐标原点的绝对位置。GPS相对定位也叫差分GPS定位，即至少用2台GPS接收机，同步观测相同的GPS卫星，确定2台接收机天线之间的相对位置，它是目前GPS定位中精度最高的一种方法，精度可达到（5mm+1ppm）.目前又发展了一种叫载波相位动态实时差分-RTK（Real-timekinematic）技术，，其实质也是相对定位的延伸和扩展，只不过它能快速完成搜索求解，其基本过程是基准站（已知点）通过数据链将其采集的观测数据和测站信息一起传递给流动站，流动站利用同步采集到的GPS观测数据，在系统内组成差分观测值进行实时处理，同时给出厘米级定位结果，精度可达（10mm+1ppm）.

4工程中的应用

4.1工程概况

兰州红楼时代广场项目工程位于甘肃省兰州市，城关区南关十字东南角，交叉路口以南，北邻庆阳路，南至中街子，西至酒泉路。该区域位于兰州市中心地带，建筑物密度大，场地狭窄，本大厦由主楼A、裙楼B及人防部分组成。地下三层，主楼地上层数55层，裙楼地上为12层，地面以上总高度为266m。本工程主要有外框32根钢柱和核心筒形成为矩形钢管混凝土柱-钢梁-钢骨混凝土核心筒结构，其中外侧钢柱和核心筒地面上高266m。工程质量和施工进度是该工程施工的关键。

根据本工程测量定位精度及钢结构的安装的要求，现场控制点引测及复核采用GPS静态定位系统，精确到毫米以保证本工程的施工精度及质量要求。在施工过程中我们进行了2次GPS观测，对不同的施工高度的基准点进行复查，以监控本工程的测量精度。

4.2观测点布置

采用3台SouthS862013三频接收机按静态相对测量模式同步观测，其中2台架在地面一级控制点BM1、JC1上，另一台设置在施工层钢柱顶部的特征点上，共施测K1、K2、K4三点，每一点观测时间约70min，数据采样间隔为15s，卫星高度截止角15°。

4.2.1第一次GPS观测

第一次：2015年10月1日，天气晴朗，温度稳定，采用3台GPS接收机按静态相对测量模式同步观测，接收机工作正常，其中2台架在地面一级控制点BM1、JC1上，另一台设置在施工层26层钢柱顶部的特征点上标高为115.97m，共施测K1、K2、K4三点，每一点观测时间约70min（因为附近信号干扰太厉害，且建筑物密集，接受卫星信号质量差），数据采样间隔为15s，卫星高度截止角15°。

观测数据采集正常，采集的数据用南方测绘Gnss数据处理软件解算得到K1、K2、K4点建筑施工平面坐标。GPS观测成果表如下：

表1GPS观测结果列表

（1）GPS观测数据分析

现场使用全站仪常规测量方法同样观测T1、T2、T3各点施工坐标，与GPS测量坐标成果进行比较，比较结果如下表：

表5GPS法与常规法比较列表

由上表数据可见两次观测数据偏差方向一致，X轴偏差4～9mm，Y轴偏差2～8mm，具有一定的系统性。目前在建大楼整体轴线及垂直的控制较为理想，符合规范要求，也满足超高层钢结构施工的精度要求。

5结语

通过GPS定位技术的应用，充分的提高了建筑的施工精度，且在使用GPS测量新技术在工程上应用时，要根据建筑物的自身特点及所处的地理环境因地测量。才能使得GPS测量技术效果发挥最大化，相对GPS定位技术的优点来讲，本身也存在一定的缺点，如GPS接受机周围要空旷无密集建筑物且无其他信号干扰（无线发射塔或高压电线等设备）。希望接下来的工程建设中，对施工质量提高，促进工程获得更好的效益。

参考文献：

[1]肖学年、岳建利、张鹏、宋耀东.GB/T1831-2009全球定位系统（GPS）测量规范[S].北京：中国标准出版社，2009

[2]王百发、牛卓立、郭渭明等.GB50026-2007工程测量规范[S].北京：中国计划出版社，2012

[3]王宏等.超高层钢结构施工技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2013