大型建筑物动态监测中GPS技术应用探究摘要：本文基于笔者多年从事变形及动态监测的相关工作经验，以GPS技术在大型建筑物动态监测中的应用为研究对象，分析探讨了GPS动态监测的原理和方法，借助实例评价了GPS在大型结构动态监测中的应用状况，最后，笔者简要阐述了监测数据的管理与可视化方法，全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华，相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。关键字：大型建筑物，动态监测，GPS,原理，方法中图分类号：P228文献标识码：A文章编号：大型结构建筑物动态监测工作是对其关键部位进行连续实时监测，为评估结构物的稳定性、耐久性和可靠性提供有价值的信息。在台风、温度变化、载荷变化以及地震等因素的影响下，许多大型结构建筑物诸如长桥、塔和高层建筑物等会产生震动和发生位移，甚至会有倒塌事故的发生。因此对大型结构建筑物进行动态监测，不但可以及时发现结构物的危害并采取相应的维护措施，避免灾难性的事故发生，而且对结构物的安全运营、损伤检测、突发事件（如强烈地震、强台风或其它严重事故）后的结构剩余寿命的评估以及检验结构物设计参数的正确性等等，都具有非常重要的意义。目前，对大型结构建筑物的动态监测已成为大型构筑物建设及运营阶段不可缺少的工作，并成为土木工程、结构工程等专业领域的一个非常活跃的研究方向。本文主要介绍基于GPS技术的大型结构建筑物动态监测原理、方法和国内外的几个典型实例，提出了监测数据管理与可视化方案，并对未来大型结构建筑物动态监测系统进行展望。1大型建筑物的动态监测方法分析对大型结构建筑物进行动态监测，是测定结构物主要特征点在温度、风力、载荷和地震等外界因素影响下的位移变化特征，并对结构物进行损伤检测、稳定性与剩余寿命的评估等工作。测定构筑物的位移或震动的方法，可以分为传统的方法和GPS方法。1.1传统方法过去，由于受技术条件的限制，为测定大型结构物的震动与位移，人们常常采用的方法主要包括位移传感器测试法、加速度计法、激光干涉仪法和全站仪测试法等等。位移传感器测试法是一种接触式测量方法，测试设备的一端安装在被测物体上，另一端安装在被测物体外固定点±o这种方法难以实现对大型结构物的位移测量，常用于结构物模型测量。加速计法是一种常规测量结构物震动与位移的方法，它是将加速度传感器安装在结构物上，测定试结构物在震动时的加速度，通过对加速度积分求位移。它的特点是重量轻、体积小，因此测量值受震动自身影响较小，但是它需要和测定点直接接触，同时需要采用专用配线连接加速计和中央记录单元。这种方法位移测量误差较大配线容易损坏，当结构移动比较慢时，不能精确测定整个震动的振幅。另外，在某些情况下如近海工程、高层塔架等建筑物，加速度计安装十分困难。激光干涉仪法是一种测定监测点到基准点间距离变化量的方法。它需要将棱镜或反射胶片安置在监测点上，观测距离变化与时间的关系值，通过进一步的分析可以得到位移变化主频率和相应的振幅。这种方法具有精度高的优点，但是当结构物的摇晃或震动较大时很难跟踪目标。全站仪测试法使用自动跟踪（马达带动）全站仪，由全站仪发射的激光通过自动扫描，瞄准目标，采用激光测距、电子测角法，求出待测点的三维坐标。该方法的测量精度高,采样频率一般可达3HZ。对于多点测量要用扫描时分方法，所以同时同步对多点测量比较困难，另外激光受大气影响大，在恶劣天气测量困难。这些方法尽管能达到一定的目的，但也存在一定的问题例如，当所监测物体移动速度较慢时，加速计法难以有效获得物体整个震动的振幅；激光干涉仪法和全站仪测试法受气候条件的限制，只有具有良好的通视条件才能正常开展工作；这些方法对较小构筑物较好，对于高大构筑物，特别是在台风、大雨的情况下，跟踪目标困难。此外，它们还存在不能同步测定不同监测点位移，当位移量比较大时观测比较困难，很难实时得到观测值等缺陷。总而言之，这些传统的测量手段进行动态监测存在一定的局限，不能满足对大型结构建筑物进行连续、实时和自动动态监测的需要。1.2GPS方法在过去的十几年，全球定位系统（GPS）技术发...