【正文】 (2) GPS 觀測 : GPS 作業(yè)方式采用靜態(tài)相對(duì)定位模式。而且，為了與經(jīng)典地面網(wǎng)相聯(lián)合、通常以采用固定一點(diǎn)的經(jīng)典自由網(wǎng)平差法為宜。 前兩種方法，對(duì) GPS 網(wǎng)定位的約束條件最少，所以，通常稱為最小約束法 。在僅含有相對(duì)觀測量的 GPS 網(wǎng)中，網(wǎng)的方向基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)，由在平差計(jì)算中作為相關(guān)觀測量的基線向量唯一地確定。 參加同步觀測的儀器越多，選取獨(dú)立基線向量的可能方式便迅速增加。 ② GPS 網(wǎng)作為測量控制網(wǎng)，其相鄰點(diǎn)間基線向量的精度，應(yīng)分布均勻 。 ⑥點(diǎn)位應(yīng)選在地面基礎(chǔ)堅(jiān)固的地方，以便于保存。為了便于進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測，且便于進(jìn)行 GPS 觀測，提高 GPS 作業(yè)效率， GPS點(diǎn)一般應(yīng)設(shè)在交通方便的地方。 (1)坐標(biāo)系統(tǒng) GPS 網(wǎng)的坐標(biāo)系統(tǒng)盡量應(yīng)與測區(qū)過去采用的坐標(biāo)系統(tǒng)一致，如果采用的是地方獨(dú)立坐標(biāo)系，一般應(yīng)該了解以下幾個(gè)參數(shù) : ①所采用的參考橢球體，一般是以國家坐標(biāo)系的參考橢球?yàn)榛A(chǔ) 。其中 A, B 兩級(jí)一般為國家 GPS 控制網(wǎng)，我國的國家 GPS 網(wǎng)就是按照這一精度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，其中 A 級(jí)網(wǎng) 29 點(diǎn)， B 級(jí)網(wǎng)有數(shù)百個(gè) 點(diǎn)。還應(yīng)具有根據(jù)具體情況擴(kuò)展 GPS 控制網(wǎng)的功能。在測量上， GPS 則具有全球17 性、全天候、高精度、連續(xù)、快速、實(shí)時(shí)的三維定位能力。攝影測量方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如可于同一時(shí)刻對(duì)建筑物和對(duì)象的很大范圍進(jìn)行觀測，并可測定任意數(shù)量的點(diǎn)，其中包括不能直接測量的點(diǎn)，外業(yè)工作量少，效率高；能夠?qū)⒂^測得到的全部資料貯存，并可隨時(shí)恢復(fù)其空間模型；而且對(duì)觀測快速變形具有其他方法所不可及的優(yōu)點(diǎn)。所以，水準(zhǔn)測量的一些技術(shù)要求需要掌握。 建筑物變形監(jiān)測的技術(shù)方法 ﹝ 3﹞ 觀測對(duì)象的變形過程一般都是動(dòng)態(tài)過程，只不過有的變形速度很快，有的則是通過被研究對(duì)象的不同離散時(shí)刻點(diǎn)進(jìn)行觀測，這時(shí)，把對(duì)象看作靜態(tài)系統(tǒng)看幾個(gè)時(shí)刻的觀測結(jié)果，再來研究其運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程。而當(dāng)?shù)鼗休d力的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際情況不相符，就會(huì)產(chǎn)生建筑物不均勻沉降，影響建筑物的使用。 由于建筑物的建造，使地基中原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生變形，表現(xiàn)為地基沉降。國內(nèi)大 多方法只能有效地檢測出天線相位中心偏差水平分量，對(duì)于垂直偏差分量卻不能精確測定出。盡管 GPS 衛(wèi)星均設(shè)有高精度的原子鐘，但與理想的 GPS時(shí)之間仍存在著偏差或漂移。所以用信號(hào)的傳播時(shí)間乘以真空中光速而得到的距離就不會(huì)等于衛(wèi)星至接收機(jī)間的幾伺距離，這種偏差叫電離層折射誤差。②對(duì)流層 。因而差分觀側(cè)值模型是 GPS測量應(yīng)用中廣泛采用的平差模型。常用的求二次差是在接收機(jī)間求一次差后再在衛(wèi)星間求二次差，叫做星站二次差分。 在兩個(gè)觀測站或多個(gè)觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對(duì)流層的折射誤差等對(duì)觀測量的影響具有一定的相關(guān)性，利用這些觀側(cè)量的不同組合 (求差 )進(jìn)行相對(duì)定位，可有效地消除或減弱相關(guān)誤差的影響，從而提高相對(duì)定位的精度。在載波相位靜態(tài)絕對(duì)定位中，應(yīng)注意 對(duì)觀測值加人電離層、對(duì)流層等各項(xiàng)改正，防止和修復(fù)整周跳變，以提高定位精度。iiq 為權(quán)系數(shù)陣 Qx 主對(duì)角線的相應(yīng)元素 : 1)( ?? iTix AAQ （ 28） 9 在靜態(tài)絕對(duì)定位的情況下，由于觀測站固定不動(dòng)，可以與不同歷元同步觀測不同的衛(wèi)星，以 n 表示觀測 的歷元數(shù)，忽略接收機(jī)鐘差隨時(shí)間變化的情況，由 (28)式可得相應(yīng)的誤差方程式組 LXAV ?? ? (29) 式中 TTnTnzyxALLLLAAA),(),(),(AVVVV2121Tn21?????? ??????? ），（ 按最小二乘法求解得 LAAAX TT 1)( ???? (210) 未知數(shù)的中誤差仍按式 (27)估算。廣泛用于大地測量、精密工程測量、地球動(dòng)力學(xué)的研究和精密導(dǎo)航。橢球定位時(shí)按我國范圍內(nèi)高程異常值平方和7 最小為原則求解參數(shù)。 1954 年北京坐標(biāo)系 Beijing Geodetic Coordinate System l954 。 3)建立 GPS與其它變形監(jiān)測 技術(shù)集成組合的綜合變形監(jiān)測系統(tǒng) 為克服 GPS技術(shù)用于變形監(jiān)測的不足和局限性，根據(jù)變形監(jiān)測的對(duì)象和目的，將 GPS與其它變形監(jiān)測技術(shù) (如 INSAR、攝影測量和特殊變形測量技術(shù)等 )集成組合形成綜合變形監(jiān)測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)不同監(jiān)測技術(shù)之間的優(yōu)勢互補(bǔ)。對(duì)于變形的頻率和幅值等主要變形特征的分析，則通常采用頻譜分析法將時(shí)域內(nèi)的數(shù)據(jù)序列通過 Fourier 級(jí)數(shù)轉(zhuǎn)換到頻 域內(nèi)進(jìn)行分析。 GPS 應(yīng)用在變形監(jiān)測中已取得許多試驗(yàn)研究成果。在監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析過程中，某些共同系統(tǒng)誤差可能會(huì)直接影響到不同周期變形監(jiān)測點(diǎn)的坐標(biāo)值，但對(duì)形變量的影響卻不大。 1995 年 1月 17日 16時(shí) 35 分，在日本阪神 7. 2 級(jí)大地震后，該系統(tǒng)在進(jìn)行快速、準(zhǔn)確精細(xì)地監(jiān)測與分析地殼運(yùn)動(dòng)方面起到了很大的作用。 建筑物變形監(jiān)測是掌握其工作狀態(tài)和安全生產(chǎn)的主要手段，但如果僅對(duì)建筑物進(jìn)行外部變形特征的監(jiān)測是不夠的，還要對(duì)其內(nèi)部應(yīng)力、動(dòng)力特性、加速度以及外部環(huán)境條件進(jìn)行變形監(jiān)測，以便掌握建筑物的整體形態(tài)特征，從而進(jìn)行建筑物的安全監(jiān)測。s safety of life and property. So it is very important for deformation monitoring regularly to the period of construction and operation of buildings. With the rapid social development and production, all kinds of largescale engineering building more and more, so the deformation monitoring work has bee more and more important. But if using the traditional measuring method is not only large workload and the precision is not high, and GPS positioning technology in the deformation monitoring suggests an important role can not replace the traditional monitoring technology. This paper firstly introduces the reasons and the importance of the implementation of building deformation, deformation monitoring. And GPS technology in the application of building deformation monitoring. Now GPS in VI the deformation monitoring of various advantages in application and some we should improve our shortings. And analysis of GPS in deformation monitoring of the professional application prospect. Then, this paper uses the very big space to introduce the principle of GPS technology and the deformation monitoring. Coordinate this part focuses on the related and their mutual relationship, positioning and conversion formula and more between the representation of GPS. The GPS measurement error analysis and precision in deformation monitoring is an essential content in this paper is also described. Finally , the reason of building deformation analysis, research and the building deformation monitoring method, the specific scheme. In the concrete scheme of deformation monitoring of the layout and the principle of monitoring and control work. Through the application of GPS technology in engineering, expounds the GPS technology in the process of deformation monitoring, through the analysis of the measured data, shows that the deformation monitoring can be achieved satisfactory results by using GPS technology. Keywords: GPS deformation monitoring of buildings 1 第 1 章 緒論 建筑物變形監(jiān)測的重要意義 ﹝ 1﹞ 在施工過程和使用期間的建筑物，因受到地基的工程土壤條 件、地基處理方法、建(構(gòu) )筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載等多種主觀和客觀因素的綜合影響，有可能引起地基以及四周地層發(fā)生形變，建筑物由于基礎(chǔ)形變及其外部荷載與內(nèi)部應(yīng)力的共同作用，也會(huì)發(fā)生形變。并對(duì) GPS 在變形監(jiān)測這一專業(yè)應(yīng)用的前景進(jìn)行分析。傾斜伴隨著建筑物上部的水平位移，并且隨著高度的增加，水平位移量增大。無論水平位移、傾斜還是沉降，當(dāng)變形值超過一定限度時(shí)，會(huì)影響建筑物本身的安全以及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。 然后，本文用較大的篇幅介紹 GPS 技術(shù)與變形監(jiān)測有關(guān)的基本原理。這種形變在規(guī)定的范圍內(nèi)是可以的，如果超出了一定的限值，就會(huì)給建筑物的生產(chǎn)和運(yùn)營帶來安全隱患，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成建筑物的開裂，或使建筑物發(fā)生不均勻沉降而導(dǎo)致傾斜，甚至造成建筑物的整體坍塌。安全監(jiān)測成果一方面能綜合 反映建筑物的形態(tài)特征，保證建筑物的安全運(yùn)營，另一方面還能為生產(chǎn)管理部門供相應(yīng)數(shù)據(jù)，起到調(diào)節(jié)和控制建筑物荷載的作用。 GPS 作為一種全新的、很有潛力的空間定位技術(shù)，在變形監(jiān)測中得到了越來越廣泛的應(yīng)用和推廣，與常規(guī)變形監(jiān)測技術(shù)相比 ,它表現(xiàn)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以 下幾個(gè)方面 : 測站之間無需通視 利用 GPS 進(jìn)行定位時(shí)，對(duì)測站間的通視情況不作要求，只要測站信號(hào)接收良好、點(diǎn)位易于保存即可，因此 GPS 監(jiān)測網(wǎng)在選點(diǎn)時(shí)更加靈活、方便，避免了常規(guī)測量中觀測過渡點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)的工作量，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了觀測精度，測繪效益顯著。因此在變形監(jiān)測中，可以采用一定的方法對(duì)系統(tǒng)誤差進(jìn)行消除或削弱，就能保證變形監(jiān)測的精度，減少各種因素對(duì)變形監(jiān)測結(jié)果的影響。但是現(xiàn)如今，在高山峽谷、地下、建筑物密集地區(qū)和密林深處，由于衛(wèi)星信號(hào)被遮擋及多路徑效應(yīng)的影響，其監(jiān)測精度和可靠性不高或無法進(jìn)行監(jiān)測。但由于這些方法本身存在的缺陷，對(duì)于非平穩(wěn)、非等時(shí)間間隔觀測信號(hào)的變形特征提取存局在限性。例如，將 GPS 與 INSAR 集成組合成GPS/ IN S 變形監(jiān)測系統(tǒng)，可從離散點(diǎn)位測定進(jìn)入到四維形變場 (x,Y,z,t)的整體動(dòng)態(tài)精確測定，使 GPS 變形監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用范圍更加廣闊。 1954 年我國決定采用的國家大地坐標(biāo)系，實(shí)質(zhì)上是由原蘇聯(lián)普爾科沃為原點(diǎn)的 1942 年坐標(biāo)系的延伸。高程系統(tǒng)基準(zhǔn)是 1956 年青島驗(yàn)潮站求出的黃海平均海水面。 靜態(tài)絕對(duì) 定位 ﹝ 2﹞ 接收機(jī)天線處于靜止?fàn)顟B(tài)下，確定觀測站坐標(biāo)的方法稱為靜態(tài)絕對(duì)定位。 如果觀測的時(shí) 間較長，接收機(jī)鐘差的變化往往不能忽略。整周未知數(shù)解算后，不再為整數(shù)，可將其調(diào)整為整數(shù)，解算出的觀測站坐標(biāo)稱為固定解，否則稱為實(shí)數(shù)解。 GPS 載波相位觀測值可以在衛(wèi)星間求差，在接收機(jī)間求差，也可以在不同歷元間求差。例如對(duì)在 ti 時(shí)刻 k、 J衛(wèi)星觀測值的站間單差觀測值 )(SDk12 it 和 )(SDj12 it 求差，得到星站二次差分即雙差觀測值 : )(DDkj12 it )(DDkj12 it = )(SDj12 it )(SDk12 it )()()()( 1212 ikikijij tttt ????????