金茂昌

摘 要：本文首先对GNSS技术和测量原理进行了简要介绍，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。

关键词：GNSS技术 高层建筑 垂直度 标高

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2018）05（b）-0000-00

随着我国现代化步伐的加快，高层建筑也不断增多，其施工特点是现场空间有限，为了保证建筑安全，多使用滑膜施工工艺，框架整体结构，在施工中对水平度和垂直度都有很高要求，如果还继续使用经纬仪投射法、掉线法很难达到技术要求。GNSS定位技术具有传统测量方法无法比拟的优势，其不仅能够对建筑的高程和平面进行准确的测量，而且还可以实现24小时不间断的测量。正是由于这些优点使得GNSS定位技术在高层建筑领域得到了广泛应用，有效地提高了高层建筑施工中对水平度和垂直度的测量精确度。

1 GNSS技术概述

1.1 GNSS技术

GNSS全球导航卫星系统（Global Navigation satellite system），它是所有在轨工作的全球导航卫星定位系统的总称。目前，GNSS泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的系统，全球性系统如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、中国的compass（北斗）、欧盟的Galileo卫星导航系统。目前能正常使用的是美国的GPS、俄罗斯的Glonass，中国的Compass卫星信号目前已覆盖亚太地区。GNSS主要是以天空中高速运转的卫星的瞬时位置为已知量，观测卫星至GNSS接收机天线相位中心之间的距离，使用空间距离后方交会的方法，计算接收机所处位置坐标。本文首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留傳递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性

1.2 GNSS测量原理

GNSS测量技术其实就是将空间中的卫星位置作为已知空间位置点，多颗运行卫星将会测量出地面点与卫星之间的距离，然后根据交会原理即可计算出地面点的具体三维坐标，如图1所示。本文首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测的便捷性。

图1 GNSS卫星定位原理

空间中的卫星将测量到的地面点与卫星之间的具体信息以电磁波的形式发送出来，设置在地面上的信号接受装置接收相关信息，然后根据接收到的位置信息即可计算出地面点的三维坐标。由于卫星是运动的，同时卫星对地面点测量到接收装置接收位置信息存在一定的时间差，假设时间差为 ，同时根据4颗卫星发送的位置信息即可计算出建筑物三维坐标X、Y、Z值。

{█（〖[（x_1-x）^2+（y_1-y）^2+（z_1-z）^2]〗^（1/2）+c?t=d_1@〖[（x_2-x）^2+（y_2-y）^2+（z_2-z）^2]〗^（1/2）+c?t=d_2@〖[（x_3-x）^2+（y_3-y）^2+（z_3-z）^2]〗^（1/2）+c?t=d_3@〖[（x_4-x）^2+（y_4-y）^2+（z_4-z）^2]〗^（1/2）+c?t=d_4 ）┤ （1）

2 实例应用分析

2.1 工程概况

某工程属于大型的居住社区，在整个工程中具体分析四期项目，该工程的总建筑面积为174352.4 m2。由于该工程各栋住宅楼是属于混泥土结构的高层建筑，同时由于住宅楼之间的楼距较小，给工程施工带来了相当大的困难。此外，在使用先进的施工机械和施工工艺后，还要处理好建筑施工中的水平度和垂直度，在操作前相关责任人要设置严格的测量纲要，使用最适合的测量仪器，制定严谨的施工测量方案，保证整体的施工质量。本文首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。

2.2 实际施测过程

该工程对前期5幢楼的外围控制点布设如图2所示，即GPS1、GPS2、GPS3、GPs4 4个平面控制点和BM1、BM2、BM3 3个高程控制点，点位埋设固定观测墩。4个平面控制点由规划部门给定，该居住社区的平面控制点按照GPS规范的D级要求进行观测；3个高程控制点采用中误差为±0.3mm/km的徕卡DNA03电子水准仪，结合规划部门提供的已知高程点，按照三等水准测量规范测得高程值。以上4个平面控制点和3个高程控制点分别作为楼层施工时的轴线和标高传递的起算数据。本文下图首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。

图2 外围控制点布设

图3中的GPS1，GPS3为层基准点，位于楼顶的GPSA，GPSB为控制点，如果需要进行观测时，只需要将4台接受装置安置在这四点进行同步监测即可。但是在同步监测前需要根据图2所示的外围控制点布设进行一次静态联测，以测定相关历史数据信息。其中观测时间不小于60min，同时卫星高度截止角设置为150。

图3 层基准点与控制点联测

2.3 GNSS测量基线精度

本文采用的电子水准仪的型号为徕卡生产的DNA03系列产品，其精度为 （其中D为测距）。根据相关理论，可以采用以下关系式计算基线弦长精度：

m_s=√（〖a^2+（b?S）〗^2 ） （2）

式（2）中， 表示固定误差； 表示比例误差；S表示基线距离。

本文观察的工程所选取观察点之间的距离约为0.5 km，因此，根据式（2）可以计算出基线精度为：

m_s=√（〖a^2+（b?S）〗^2 ）=√（3^2+〖（0.5×0.5）〗^2 ）≈3（mm） （3）

3 测量结果分析

3.1 与常规方法观测数据对比分析

为了检测GNSS技术测量精度与传统观测数据的差异，本文将楼顶的GPSA，GPSB这两个控制点的三维坐标作为已知条件，轴线点通过TS30全站仪进行放样。然后分别采用GNSS法和经纬仪法测量层顶板轴线点的位置坐标对比分析结果。其中表1为5层顶板轴线点结果比较，表2为10层顶板轴线点结果比较。本文首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情況。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。

3.2 垂直度计算及标高控制

施工轴线点控制对于垂直度的保持具有非常重要的作用，如果施工轴线点控制偏差较大，将会直接导致高层建筑施工无法按照设计图纸进行，会影响建筑物的稳定性。

以本工程29号楼为例，每次观测后，可计算各次观测相对于首次观测（±0.000）时的垂直度，垂直度计算部分结果如表3所示。表4为建筑标高的控制部分结果。本文首先对GNSS技术和测量原理进行了分析总结，然后通过某工程的实例来研究GNSS技术在高层建筑施工中垂直度和标高计算应用情况。研究结果显示，垂直度和标高控制计算结果不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。

我国对垂直度和标高测量偏差控制规定，大于5m的建筑垂直度偏差要小于10mm，标高偏差小于H/1000，由上述的两个表格中数据可以看出，采用GNSS技术测量的垂直度和标高结果完全符合我国建筑设计测量要求。

结束语

综上所述，GNSS技术应用在高层建筑施工过程中的垂直度和标高控制不仅能够达到国家相关的规范规定，同时其不需要预留传递通视孔以及能够在施工现场外围布设控制基点，极大的提高了测量的便捷性。本文通过实例来探索GNSS技术在高层建筑施工测量中的应用情况。实践结果显示，GNSS测量结果完全符合我国对高层建筑垂直度和标高测量偏差控制规定，也由此可以看出，GNSS技术将是高层建筑质量控制非常好的措施之一。

参考文献

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