定位技术在高层建筑的应用

1本项目采用的测量方法

高层建筑的平面控制点基准传递时常规采用方法有吊线锤铅直投点法、经纬仪交会投测法、激光垂准仪投点法和精密天顶仪或天底仪投点法等；高程基准传递采用的方法有吊钢尺法、全站仪三角高程法、全站仪天顶测距法等。GPS静态相对定位采用载波相位观测为基本观测量，将GPS接收机固定架设在待测点位上，任意2台GPS接收机同步观测同一组卫星从而构成基线。

GPS静态相对定位通过一定时间（≥30min）观测数据准确确定整周模糊度，采用不同载波相位观测量的线性组合，有效地消除或者减弱卫星的轨道误差、卫星钟差、接收机钟差以及电离层和对流层的折射误差等，提高了定位精度。这一定位方法是当前GNSS定位中精度最高的一种方法，在精度要求较高的测量工作中，均采用这种方法，该法也被称为经典静态相对定位法。为了增强几何强度，改善定位精度，通常采用多台GNSS接收机同步观测，使每2台单独测定的基线向量联结成三角形向量网，可以检核和控制多种误差对观测量的影响，从而在提高定位精度的同时，也保证了数据处理结果准确性的置信度。

在超高层建筑中，常规方法需要各楼层间预留基准传递投点用的通视孔，也存在不同楼层间传递误差累计，而GPS定位技术作为先进的新技术有一定优越性，其定位精度高、速度快，全天候，无需点间通视，并且误差不积累，可同时提供平面和高程的三维坐标信息。因此本PC项目采用GPS静态相对定位法，用于高层的平面和高程基准传递。

2.3GS15测量基线精度徕卡VivaGS15GNSS双频接收机做静态测量时能够达到很高的精度，标称精度达（3+0.5×10－6）mm，则静态测量基线的中误差可按照GPS基线向量的弦长精度公式计算：mS=a2+(b×S)2姨（1）式中：a———固定误差，mmb———比例误差S———基线距离，km本项目各点间平均距离在0.5km左右，所以基线精度为：mS=32+(0.5×0.5)2姨≈3（mm）

2工程应用

2.1实际施测情况浦江镇大型居住社区PC项目工程对前期5幢楼的外围控制点布设如图1所示。GPS1、GPS2、GPS3、GPS4为平面控制点，埋设固定观测墩，由更高一级的控制点按照GPS规范的D级要求进行观测；BM1、BM2、BM3是高程控制点，采用中误差为±3mm/km的徕卡DNA03电子水准仪按照三等水准测量规范，获得高程值。分别作为楼层施工时的平面和高程传递的起算数据。将上述平面控制点和高程控制点进行一次GPS静态联测，保留观测数据。在后期每次引测基准数据到楼顶时，只需要将4台GNSS接收机分别架设在如GPS1、GPS2以及楼顶GPSA、GPSB的4个点上同步观测一个时段，如图2和图3所示。将前期平面和高程控制点联测GPS观测数据和本次引测GPS观测数据同时导入LEICAGeoOf-fice软件，统一进行基线解算，检核重复基线是否合格；然后进行无约束平差计算；最后采用徕卡独有的一步法方式进行基准投影坐标转换。

一步法这种转换方法中高程和平面点位的转换是分开进行计算的。在平面点位转换中，首先将WGS84地心坐标投影到临时的横轴墨卡托投影，然后通过平移、旋转和比例变换使之与计算的“真正的”投影相符合；高程转换则采用简单的一维高程拟合。该转换方法的已知点高程误差和平面点位误差互不影响，并且高程已知点和平面已知点可以不必是同一个点。

2.2与常规方法测量数据对比分析

（1）由GNSS测得的GPSA、GPSB两点坐标反算边长和TS30全站仪测量这两点平距对比如表1和表2所示。

（2）使用GNSS测得的GPSA、GPSB点坐标作为已知数据，然后使用TS30全站仪放样出轴线点，如图4所示。在图5中，墨线为常规方法激光垂准仪投点后施测轴线交点，红色铅笔交点为GS15GNSS引测并由TS30全站仪放样施测的轴线交点，两种方法施测的轴线点结果比较如表3和表4所示。

（3）使用常规的全站仪三角高程法，如图6所示。在楼层高度约4倍远的距离，任意点上架设TS30全站仪，使用同一个棱镜杆，6次正倒镜测量楼底点A和楼顶点B的高差，取平均值后得到楼底水准基点A和楼顶水准点B的高差，将该高差平均值加上楼底水准基点A的已知高程值，就可以得到29号楼的当层顶面B点的高程。

3结语

通过在浦江镇大型居住社区PC项目工程中运用GNSS接收机对高层建筑传递平面和高程基准的试用，并与常规测量方法的结果及理论分析精度进行对比，其结果符合性较好，也很好地满足了该项目的设计限差要求。由于该方法同时传递平面和高程基准，无需预留楼层间基准传递通视孔，所以大大提高了工作效率；各层基准值统一由地面控制点传递，不会产生累计传递误差。由此可见使用GNSS接收机在高层建筑中传递平面和高程基准，是一种行之有效的方法。（本文来自于《上海建设科技》杂志。《上海建设科技》杂志简介详见.）

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