工程建筑物gps动态监测试验及分析毕业论文

1、<p><b>　　工程建筑物</b></p><p>　　GPS动态监测试验及分析</p><p>　　院（系）名 称：测绘学院</p><p>　　专 业 名 称 ：测绘工程</p><p><b>　　二○一五年六月</b></p><p><b>

2、;　　摘 要</b></p><p>　　随着全球定位系统GPS的不断发展与完善，特别是高采样率的GPS接收机的出现，利用GPS技术进行连续、实时、动态监测已经成为可能。与传统的变形监测方法相比较，GPS动态监测具有高精度、实时、动态、连续监测等传统监测方法所不具备的优势，这也为其在研究大型工程建筑物的动态特征和变形监测领域提供了得天独厚的条件。本论文通过制定一个简单的GPS动态监测试验，采集大量客

3、观有效的监测数据，将试验所得到的数据利用华测CGO软件进行PPK后处理，对GPS动态监测的结果和精度做出了较为客观的评价，同时对工程建筑物GPS动态监测的特性进行了较为全面的分析和研究。</p><p>　　关键词：动态监测；GPS全球定位技术；GPS动态监测数据解算</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　W

4、ith the continuous development and perfect of global positioning system(GPS), especially the emergence of the high sampling rate of GPS receiver, using GPS technology for continuous, real-time, dynamic observation has be

5、come possible. Compared with the traditional deformation monitoring methods, GPS dynamic monitoring with high precision, real-time, dynamic and continuous monitoring of the traditional monitoring methods, such as do not

6、have the advantage of this also for the study of dynamic ch</p><p>　　Key words: dynamic monitoring；GPS technology；GPS dynamic monitoring data decoding </p><p><b>　　目 录</b></p>

7、<p>　　摘要.................................................................................................. I</p><p>　　ABSTACT...........................................................................

8、................ II</p><p>　　1 绪论............................................................................................... 1</p><p>　　1.1 论文的研究背景及意义........................................

9、........................ 1</p><p>　　1.1.1 论文的研究背景................................................................... 1</p><p>　　1.1.2 论文的研究意义.....................................................

10、.............. 2</p><p>　　1.2 国内外研究与发展的现状和趋势................................................... 3</p><p>　　1.2.1工程建筑物GPS动态监测的发展现状....................................... 3</p><p>　　1

11、.2.2工程建筑物GPS动态监测的发展趋势....................................... 4</p><p>　　1.3 论文的研究内容与组织............................................................... 5</p><p>　　1.3.1 论文的研究内容....................

12、.............................................. 5</p><p>　　1.3.2 论文的整体组织.................................................................. 5</p><p>　　2 工程建筑物动态监测主要内容和方法介绍.........................

13、............. 7</p><p>　　2.1工程建筑物动态监测主要内容...................................................... 7</p><p>　　2.2 建筑结构GPS动态监测方法........................................................ 7</p>

14、<p>　　2.2.1 GPS动态监测原理—GPS RTK技术.......................................... 7</p><p>　　2.2.2 动态监测系统组成.............................................................. 8</p><p>　　3 工程建筑物GPS动态监测试验

15、方案的制订与实施......................... 10</p><p>　　3.1 GPS变形监测试验操作规范与要求............................................. 10</p><p>　　3.2 工程建筑物GPS动态监测方案设计............................................ 10<

16、;/p><p>　　3.2.1变形监测内容的确定......................................................... 10</p><p>　　3.2.2 监测方法和仪器的选择...................................................... 10</p><p>　　3.2.3 变

17、形监测精度的确定......................................................... 10</p><p>　　3.2.4 监测位置及测点布置的确定................................................ 11</p><p>　　3.2.5 监测频率的确定........................

18、....................................... 11</p><p>　　3.3 试验实施流程........................................................................ 11</p><p>　　3.3.1 具体操作流程...................................

19、.............................. 11</p><p>　　3.3.2 注意事项....................................................................... 12</p><p>　　4 GPS动态监测试验数据处理与结果分析.....................................

20、... 13</p><p>　　4.1 GPS动态监测试验外业数据处理................................................ 13</p><p>　　4.2 GPS动态监测试验结果分析和精度评价...................................... 17</p><p>　　5 结语........

21、...................................................................................... 22</p><p>　　参考文献......................................................................................... 23</p>

22、<p>　　致谢................................................................................................ 25</p><p><b>　　1 绪 论</b></p><p>　　1.1 论文的研究背景及意义</p><p>　　1

23、.1.1 论文的研究背景</p><p>　　新中国成立以来，随着社会主义事业的不断发展和完善，工程建设的步伐也越来越快。高楼大厦如雨后春笋般拔地而起，大型悬索桥、大跨度斜拉桥让“一桥飞架南北”成为了现实，水电风电太阳能等清洁能源建设也在蓬勃有力的发展，“一带一路”的战略构想更是将中国的高速铁路建设推向了国际市场。现代工程建筑物在规范、造型、难度方面提出了更高的要求，工程建筑物变形监测也成为了工程建设工作中的重中

24、之重。在温度变化、荷载变化以及强风、地震等因素的影响下，许多大型工程建筑物诸如大桥、高层建筑物和大坝等都会产生震动和发生位移，严重的甚至会有倒塌事故的产生。这种情况之下，科学、有效、实时地监测以及预报工程和结构建筑物的变形状况，对于工程建筑物的规划设计、施工建设和运营管理就显得尤为重要，而这一工作便属于变形监测的范畴。</p><p>　　回顾国内外变形监测技术几十年来发展的历史，由于知识水平的局限性和技术条件的

25、限制，在过去传统的工程建筑物变形监测方法主要是加速度计法、激光干涉仪法，位移传感器测试法和全站仪测试法等[9]。这些方法虽然能够达到变形监测的目的，但也存在一定的弊端：不能同时测定不同监测点位移，位移量比较大时观测困难；很难实时的得到观测值；对于高大的构筑物，特别在强风、大雨的条件下，跟踪目标困难等等。总而言之，随着工程建筑物在规范、造型、难度方面越来越高的要求，传统的变形监测技术手段已经不能满足现代工程建筑物动态监测的需要，在这种情况

26、下连续、实时和自动监测的GPS动态监测技术手段也应运而生。</p><p>　　20世纪80年代以来，全球卫星定位技术和导航技术与现代电子通信技术和计算机技术相结合，在空间定位方面引起了革命性的变革。计算机技术、数据通信技术和以GPS为代表的空间定位技术得到了快速的发展和完善，GPS技术为实现工程建筑物的连续、动态和实时监测提供了可能[1]。在现代工程建筑物变形监测方面，采用GPS动态监测技术有许多传统方法不可比

27、拟的优势：</p><p>　　(1) 即使在恶劣的气候条件的影响下，观测仍可以正常进行，观测不受气候条件的制约。</p><p>　　(2) 基准站和监测站之间无需保持通视，在布设变形监测网是可以更加的自由和灵活。</p><p>　　(3) 既能够采用人工手段进行周期性监测，也可以实现长期连续的实时自动监测。采用后一种监测方式时，从数据采集，处理分析到资料整理存

28、档都能够全程自动化进行。</p><p>　　(4) 与传统的常规变形监测方式相比较，其还拥有定位精度高，效率高等优点。总而言之，GPS定位测量的这些优点为对大型工程建筑物进行实时，高精度的动态监测提供了很好的技术条件。</p><p>　　1.1.2 论文的研究意义</p><p>　　由于大型建(构)筑物在国民经济建设中的重要性，其安全问题受到普遍关注。现代工程

29、建筑物在建设规模和难度方面越来越大，工程造价和预算也水涨船高，工程的安全性和精密度也越来越高。在这种前提下，一旦由于某些不确定性的因素而引起人员或者财产上的损害，其后果将不堪设想。因此，准确地掌握各类工程的变形状态，实现预测和防治工程灾害的目的，显得十分重要。工程建筑物GPS动态监测的主要目的和意义具体表现在以下几个方面：</p><p>　　科学、准确、及时的分析和预报建筑物的安全状态</p>&

30、lt;p>　　由于所处地理位置地质构造的变化、工程内部结构、外界温度条件、天气因素、工程建筑物自重和振动等方面因素的影响，工程建筑物及其设备在施工建设和运营管理阶段都会发生一定程度的变形，如工程建筑物整体或局部的水平位移，垂直位移，渗透以及裂缝等。在合理的变形限度之内，这些情况不影响工程建筑物的正常使用，但是如果超出了变形限度，那么就会影响工程建筑物的正常工作，严重的甚至会引起垮塌、崩裂等极端情况的发生。因此，科学、准确、及时的分

31、析和预报建筑物的安全状态，对于大型工程建筑物的安全使用具有重要的意义。</p><p>　　验证设计原理，反馈施工质量 </p><p>　　回顾国内外许多工程建设案例，有很多都因为设计原因或者是因为施工质量不达标而导致工程事故的发生。变形监测不仅能监视建(构)筑物的安全状态，而且其结果也是对设计数据的验证，同时起到反馈施工质量的重要作用，为改进设计和科学研究提供重要的资料和依据。<

32、/p><p>　　研究变形规律，进行合理分析和预报 </p><p>　　各类工程建筑物变形有一定的规律，通过对大量监测数据的分析处理可以对各类工程建筑物的变形规律做客观系统的评价，更好的掌握各类工程建筑物的变形机制和原理，给出合理的解释，建立合理的变形监测预报模型。</p><p>　　全球定位系统GPS技术的应用是测量技术领域的一项革命性变革，它凭借测站之间不需要相

33、互通视、测量速度快、不受天气条件影响、可全天候作业、实时动态监测、操作简便可以实现监测自动化等一系列优势，被广泛应用于经济建设和科学研究等众多领域，是测绘科学技术和测量技术改革和创新的新的方向。随着人类社会的进步和人们生活水平的提高，大型工程建筑物的建设也更加迅速，建筑物的质量也越来越高，伴随而来的大型工程建筑物的变形监测和安全预报也显得越来越重要。传统的变形监测技术手段已经不能满足现代大型工程建筑物动态监测的需求，不仅工作量大效率低，

34、而且其精度也很难满足工程建设的需求。此时应用而生的GPS定位技术便显示出了传统监测技术所无法取代的重要作用。</p><p>　　1.2 国内外研究与发展的现状和趋势</p><p>　　1.2.1 工程建筑物GPS动态监测的发展现状</p><p>　　目前，变形监测方法和技术正由传统的单一监测模式向点、线、面立体交叉的空间模式转变。工程建筑物变形监测的方法主要有

35、常规大地测量方法，高精度地面监测方法（如测量机器人）、地面摄影测量方法、GPS动态监测及自动化系统、三维激光扫面技术和特殊的测量手段（应变测量、准直测量、倾斜测量）等。随着测绘科学技术、计算机通信技术以及雷达激光技术等的发展革新，近些年来工程建筑物动态监测领域国际国内研究的热点也由传统的变形监测技术转变到新兴的GPS技术、合成孔径雷达干涉技术(INSAR)、计算机层析成像(CT)技术、激光扫描技术等，并且把这些技术广泛应用于变形监测的各

36、个领域。工程建筑物GPS动态监测技术，是目前广泛采用的变形监测新方法、新技术之一。全球定位系统GPS技术的应用是测量技术领域的一项革命性变革，它凭借测站之间不需要相互通视、测量速度快、不受天气条件影响、可全天候作业、实时动态监测、操作简便可以实现监测自动化等一系列优势，被广泛应用于经济建设和科学研究等众多领域，是测绘科学技术和测量技术改革和创新的新的方向，其广泛的适用性和优异的性能，是传统常规测量作业难以比拟的。GPS技术作为一种新的变

37、形监测方</p><p>　　在工程测量方面，利用GPS静态相对定位技术布设精密工程控制网，在水电大坝动态监测、大型高层建筑物安全预报分析、隧道贯通测量、城市和矿区地面沉降监测方面得到了广泛的应用。利用GPS RTK 技术加密测图控制点，也广泛应用于各种类型的比例尺地形图的测绘工作和工程建设中的施工放样工作中。</p><p>　　近些年来，一些大型工程建筑物已经开展了成效显著的GPS动态

38、监测试验与测试工作。在桥梁变形监测方面，一些大跨度悬索桥或者斜拉桥（如广东虎门大桥、浙江杭州湾大桥，香港青马大桥）已经尝试安装了GPS动态监测系统；大型工程建筑物安全预报分析方面，深圳帝王大厦的风力振动特性采用了GPS进行测量；加拿大加里(Calgary)塔在强风作用下的结构动态变形也采用了GPS动态监测技术。正如Loves所言，随着GPS动态变形监测技术能力的进一步证实，这一技术可望被采纳为测量结构振动的标准技术[1]。</p&

39、gt;<p>　　1.2.2 工程建筑物GPS动态监测的发展趋势</p><p>　　(1) 建立GPS实时在线动态监测系统。利用计算机网络技术、数字通讯技术与GPS全球定位技术相结合，对水电大坝、大型高层建筑物、大跨度桥梁和区域性地壳形变和地面沉降做实时动态的监测，研究建立高效率的GPS动态监测在线实时分析系统是GPS动态监测一个重要的发展趋势。该系统可以由数据采集系统、数据传输系统、数据处理和分

40、析系统组成，对于变形监测数据实现自动化、智能化、系统化、网络化的处理和分析，更加注重时空模型和时频分析，科学预报和分析工程建筑物和地质结构的变形状况，从而达到减少灾害发生时带来的财产和人员损失。</p><p>　　(2) 建立”3S”(GPS、GIS、RS)集成的变形监测系统。随着数字通信技术、计算机网络技术和空间定位技术、地球科学技术的高速发展，“3S”(GPS、GIS、RS)技术已从各自独立发展进入相互集成

41、融合的阶段。“3S”技术的集成，可为研究、包括动态监测信息在内的各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑，这对地面沉降、山体滑坡、泥石流等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用。</p><p>　　(3) 建立以数据库、知识库、方法库和多媒体库为主体的安全监测专家系统。各类工程建筑物变形都有着一定的规律，通过对大量监测数据的分析处理可以对各类工程建筑物的变形规律做客观系统的评价，更好的掌握各类工程建筑物的变形机制和

42、原理，给出合理的解释。我们可以通过分析大量变形监测案例，客观分析整理出合理的变形监测数据库，建立安全监测专家系统，这对各类工程建筑物变形状况的安全预报和分析具有重要意义。</p><p>　　(4) 建立GPS与其他变形监测技术集成的综合变形监测系统。由于各类变形监测方法都有其优点和不足，我们可以将各类方法整合起来形成优势互补，将GPS与其他变形监测技术(如IN2SAR、摄影测量和特殊变形测量技术等)集成组合形成

43、综合变形监测系统。这也为GPS等空间测地技术用于大型工程的变形监测带来了新的机遇，为推进高精度变形监测的研究注入新的活力。</p><p>　　1.3 论文的研究内容和组织</p><p>　　1.3.1 主要内容</p><p>　　论文的主攻方向：本课题的主旨是通过实验研究GPS动态监测运用在工程建筑物上面的可行性，通过与传统的监测方法对比，表现出GPS动态监测

44、具有实时、动态且具有高精度的特性。</p><p>　　论文研究的主要内容：</p><p>　　（1）工程建筑物动态监测技术的发展现状及趋势分析；</p><p>　　（2）建筑结构GPS动态监测的方法；</p><p>　　（3）建筑结构GPS动态监测试验方案的制定与实施；</p><p>　　（4）GPS动态监测

45、试验数据处理与结果分析评价。</p><p>　　1.3.2 论文组织</p><p>　　本论文共五章，具体组织如下：</p><p>　　第一章: 是本文的引言部分。说明本论文的选题背景与选题意义，综合分析</p><p>　　了工程建筑物GPS动态监测的研究现状以及其发展趋势，并指出存在的优缺点与当前的解决思想，最后说明了本论文的研究内

46、容与论文结构。</p><p>　　第二章：对工程建筑物变形监测的方法做了比较系统、全面的介绍整理，首先介绍了建筑结构变形监测的传统方法和新兴方法技术，然后对GPS动态监测的方法进行简介，最后通过建筑结构GPS动态监测的原理和系统组成，突出了GPS变形监测应用于建筑结构领域的可行性和优点。</p><p>　　第三章：通过制定建筑结构GPS动态监测试验方案并实施该方案来得到试验所需数据。&

47、lt;/p><p>　　第四章：通过对GPS动态监测试验数据处理与结果分析评价，分析GPS动态监测应用于工程建筑物变形监测的精度和可靠性。</p><p>　　第五章：结语。总结全文的研究内容，对我所进行的试验以及整篇论文进行一个简单的总结。</p><p>　　2 工程建筑物动态监测主要内容和方法介绍</p><p>　　2.1 工程建筑物动态

48、监测主要内容</p><p>　　变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载的作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中的变化。所谓变形监测，就是指利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力的作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段[1]。</p><

49、p>　　工程建筑物动态监测的主要内容要根据变形体的性质和地基情况来定，但总得来说就是监测结构建筑物的主要特征点在外界环境（如温度、风力、天气状况和极端条件）和内在因素影响下空间状态和时间特征的变化，并对结构建筑物进行损伤监测，安全性和使用寿命进行客观评估等工作。</p><p>　　2.2 建筑结构GPS动态监测方法</p><p>　　工程建筑物结构比较稳定，受外界影响而引起的位移

50、和振动比较不明显，利用GPS技术进行大型工程建筑物动态监测时，就需要采用高精度的GPS定位技术。采取差分GPS载波相位技术可以使得定位精度精确到厘米级甚至是毫米级。另外，通过GPS载波相位技术难以对振动范围较小的刚性结构物体进行动态监测，故GPS定位技术一般用于柔性结构建筑物的动态位移监测中，比如大跨度悬索桥或者斜拉桥，高层钢结构建筑物或者高塔等结构建筑物。</p><p>　　2.2.1 GPS动态监测原理—G

51、PS RTK技术</p><p>　　GPS RTK(Real Time Kinematic)技术是一种利用GPS载波相对观测值进行实时动态相对定位的技术。采用GPS RTK技术能够实时定位在野外对空通视任一测点的三维坐标，因此GPS RTK技术在工程建设，大型结构建筑物变形监测和定位导航方面应用前景很广。GPS定位是通过同时接受4颗以上GPS卫星信号，测定卫星到接收机的距离进行定位。为提高定位精度，可利用载波相

52、位进行定位。载波相位进行定位是利用差分方式。即将一台接收机安装在一个已知坐标的固定点上，也称基准站，在待测点上(称监测站)安置GPS接收机。将基准站接收的GPS卫星信号，既测定的至各卫星的伪距、相位观测值、卫星星历、多谱勒频移等，通过数据通信链，如无线广播、光纤电缆等，传到监测站，并和监测站接收的信号进行差分处理，即可得到高精度的定位结果[10]。常用的差分模型是双差方程。利用基准站和监测站对同一卫星载波相位观测方程求差为单差方程，若利

53、用不同卫星的单差方程在求差为站际双差方程，见公式(2.1) 。</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　式中为站际、星际载波相位差分观测值，，为接收机到卫星的距离，b为基准点，s为监测点，1、2表示不同的卫星信号，为对流层延迟，为电离层延迟，为载波相位的整周模糊度[10]。</p><p>　　从公式(2.1)可以看

54、出，卫星钟差、接收机钟差已经消除，若基准站和监测站相距不远，基准站、监测站卫星信号的电离层延迟和对流层延迟相关性好，公式(2.1)中，第2，3项可视为零，所以只要能将整周模糊度求准，则利用同时观测5颗卫星选定的双差方程即可实现实时定位，定位精度可以达到1-2cm。</p><p>　　2.2.2 动态监测系统组成</p><p>　　一般来说，简易的工程建筑物GPS动态监测系统主要由GPS

55、基准站和监测站组成，系统至少由1个基准站和1个监测站组成。基准点一般选择在变形体外地质结构和变形状况比较稳定且方便观测的地方，周围尽量避免存在大型建筑物、湖泊、河流和移动通信基站、电台等地物地貌，避免因多路径效应和信号干扰而使测量结果受到影响。监测点一般选择在变形体上具有代表意义和变形敏感的部位，这样实施动态监测得出的数据才具有实际意义。在实际的工程项目中，GPS动态监测系统除了GPS基准站和监测站之外，通常还包括通信系统和数据处理中心

56、，其结构关系如图2.1所示。</p><p>　　图2.1 GPS动态监测系统组成</p><p>　　位于基准站上的GPS接收机会跟踪其视场内的所有卫星，监测站上的GPS接收机同时接收相同卫星的信号；基准站上的GPS接收机按照一定的采样率接收到卫星信号后会通过无线通信系统将信息传输到监测站；监测站同时接收到来自于卫星的信号和基准站的信息，然后通过GPS差分软件对数据进行实时差分处理，进而

57、得到监测站的三维坐标，并通过通信系统将初步处理后的数据发送到监控中心；监测控制中心接收到数据之后，通过数据处理软件进行进一步的处理和分析，就可以得到结构建筑物在特定方向上的位移旋转角的参数。</p><p>　　3 工程建筑物GPS动态监测试验方案的制订与实施</p><p>　　3.1 GPS变形监测试验操作规范与要求</p><p>　　在进行变形监测方案制定时

58、，所制定的监测方案内容要符合《全球定位系统GPS 测量规范( 规程) 》，还要根据国家标准《工程测量规范》里面关于工程建筑物变形监测的规范来确定变形监测的等级和其精度。在进行工程建筑物的安全监测时，其观测的中误差一般应小于允许变形值的0.1—0.05[14]。一般情况下，在制定变形监测方案时，要满足“五固定”原则，即固定观测点（测站）、固定观测人员、固定观测设备、固定观测方案和路线、固定监测环境条件。在建立变形监测网时，其中的基准点应布

59、设在所被监测的工程建筑物之外，要满足方便观测而且所在地形要稳定不受施工或者其他条件的影响而发生位移的条件。监测点应布置在被监测工程建筑物内具有代表性和变形敏感的位置，这样监测点的变形情况才能真正反映工程建筑物变形的实际状况。在实际工程项目中，埋设基准点和监测点时要选择在远离移动信号基站、电台、高大建筑物和湖泊等的地方，避免因为信号干扰和多路径效应而引起观测数据异常不准确的情况发生。当GPS变形监测网的基准点和观测点确定之后，选择哪种观测

60、方案对整个监测网的精度起到了重要的影响。本论文的主要目的就是通过GPS动态监测的试验，对GPS动</p><p>　　3.2 工程建筑物GPS动态监测方案设计</p><p>　　3.2.1 变形监测内容的确定</p><p>　　本试验动态监测的对象是武汉大学信息学部4号楼（测绘学院楼），主要内容为武汉大学4号楼水平、竖直方向位移的动态监测，该楼建于上世纪80年代

61、，主体为4层办公楼，高约12m，整栋楼自建成以来运行情况良好，无重大质量问题发生。</p><p>　　3.2.2 监测方法和仪器的选择</p><p>　　本试验的监测方法为GPS动态监测法，选择的仪器是华测T5型GPS基准站1台套、华测T5型GPS接收机1台套、外置电台1台、电瓶1个、三脚架3个。另外设置了一个GPS静态观测试验，供做PPK后处理试验，选择的仪器是华测T5型GPS接收机

62、4台套、三脚架4个。</p><p>　　3.2.3 变形监测精度的确定</p><p>　　变形监测精度主要取决于变形体变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度，以及观测目的等等。国际测绘观测者协会(FIG)规定为确保建筑物安全，其观测误差应小于其允许变形值的1/10—1/20；如果是为了研究变形的过程，则应采用目前观测手段和仪器所能达到的最高精度。本试验在水平方向上位移允许观测精

63、度为3mm，竖直方向上位移允许观测精度为10mm。</p><p>　　3.2.4 监测位置及测点布置的确定</p><p>　　本试验基准点位于武汉大学信息学部友谊广场雕像西方向10m处，该点地质构造稳定，在监测时间段内不受其他因素的影响而发生位移和变形；监测点位于武汉大学信息学部4号楼4楼西面阳台处，该点处于该楼变形敏感的地方，具有一定的代表性。基准点和监测点之间的直线距离约为80m，

64、中间无高大建筑物或信号基站影响，监测条件良好。</p><p>　　3.2.5 监测频率的确定</p><p>　　本试验采用GPS RTK实时动态监测方法进行监测，监测频率为1HZ,2HZ。首先采用1HZ的频率进行半小时的动态监测，然后采用2HZ的频率进行动态监测。</p><p>　　3.3 试验实施流程</p><p>　　3.3.1

65、试验操作流程</p><p>　　(1) 仪器借用。首先根据测绘学院《仪器管理条例》，本人于2015年5月19日填写借仪器申请单，征得毕业设计指导老师、仪器室管理老师签字同意后，再到测绘学院1楼空间定位与导航实验室办理相关借用手续。本试验用到的仪器主要有华测T5型GPS基准站1台套、华测T5型GPS接收机1台套、外置电台1台、电瓶1个、三脚架3个。</p><p>　　(2) 时间安排。静

66、态监测试验共观测4个时段，每个时段观测1个小时，第一个时段为2015年5月19日10:00—11:10，采样间隔为30秒；第二个时段为2015年5月19日11:20—12:30，采样间隔为30秒；第三个时段为2015年5月19日12:40—13:50，采样间隔为30秒；第四个时段为2015年5月19日14:00—15:10，采样间隔为30秒。试验操作人员分别为李明、钱志坚、张炜柯、周洪宇。动态监测试验共观测2个时段，第一个时段为2015

67、年5月19日15:30—16:10，自动测量频率为1HZ；第二个时段为2015年5月19日16:20—17:00,自动测量频率为2HZ。基准站、监测站操作员分别为钱志坚、李明。</p><p>　　(3) 架设基准站。根据华测T类型GNSS产品使用说明书上的操作步骤，架设基准站，地点为武汉大学信息学部友谊广场雕像西方向10m处。</p><p>　　(4) 架设动态监测站。根据华测T类型G

68、NSS产品使用说明书上的操作步骤，架设动态监测站，地点为武汉大学信息学部4号楼西侧阳台处。</p><p>　　(5) 采集数据。基准站和监测站设置完成后，便可以开始数据采集工作。本试验共观测2个时段，第一个时段为2015年5月19日10:00—10:40，自动测量频率为1HZ；第二个时段为2015年5月19日11:00—11:40,自动测量频率为2HZ。</p><p>　　(6) 数据

69、导出。数据采集工作完成后，利用仪器数据连接线将外业采集数据利用华测CGOloader软件导出。</p><p>　　(7) 归还仪器。整个试验外业工作完成后，将仪器按原样放回仪器箱内，归还到学院仪器管理室。</p><p>　　(8) 数据处理。利用华测CGO后处理软件将外业采集来的数据进行GPS动态测量解算。得出基线解算结果，分析试验精度，得到相应试验结论。</p><

70、;p>　　(9) 撰写试验报告。</p><p>　　3.3.2 注意事项：</p><p>　　(1) 借还仪器时，由于试验仪器一般都比较贵重，一定要核实好仪器的好坏和各种部件的数量，搬运仪器时也要按照规定小心翼翼轻拿轻放。</p><p>　　(2) 架设基准站时，基准站脚架和天线脚架之间应该保持至少3m 的距离，避免电台干扰GNSS信号。电源线和蓄电池的

71、连接要注意正负极（红正黑负），避免短路情况。电台连接要确保先接天线，避免没天线时发送信号被电台自身吸收导致烧坏。在连接电缆的时候，注意Lemo 头红点对红点的连接。</p><p>　　(3) 架设监测战时，由于所在楼层较高，要注意人身安全和仪器安全，避免安全事故的发生。</p><p>　　4 GPS动态监测试验数据处理与结果分析</p><p>　　4.1 GP

72、S动态监测试验外业数据处理</p><p>　　由于本次试验采集的数据是通过GPS静态模式观测得到的，因此数据还需要做PPK后处理。本次试验数据处理的软件为华测CGO(CHC Geomatics Office)软件，该软件自带PPK后处理功能，数据的处理流程如下:</p><p>　　(1) 新建项目。打开华测CGO软件，点击菜单栏上“文件”图标，点击“新建项目”，输入项目名称“毕业论文数

73、据处理”，选择保存路径然后点击确定，根据实际情况输入“项目属性”页面各项数据，如图4.1,图4.2所示。</p><p><b>　　图4.1 新建项目</b></p><p>　　图4.2 项目属性修改</p><p>　　(2) 导入观测数据。点击“导入”菜单，选择“HCN/RAW文件”，首先导入基准站的观测数据，按照试验实际情况修改“天线

74、高”、“天线厂商”、“天线类型”等参数，本试验基准站天线高为1.428m，天线厂商为CHCNav，天线类型为CHC-T5。基准站数据导入完成后，按照同样的步骤导入监测站数据，如图4.3,图4.4所示。</p><p>　　图4.3 接收机天线参数设置</p><p>　　图4.4 基准站/监测站原始数据导入</p><p>　　(3) 基线处理。点击“基线处理”菜单

75、，选择“基线处理设置”，按照试验实际情况设置“高度截止角”、“数据采样间隔”“数据处理模式”等参数，本次试验的高度截止角为15度，数据采样间隔为30秒，数据处理模式为PPK模式。基线处理参数设置完成之后，点击“基线处理”，软件就会自动将基线处理工作完成。如图4.5,图4.6所示。</p><p>　　图4.5 基线处理设置</p><p>　　图4.6 基线动态解算</p>

76、<p>　　(4) 生成基线处理报告。上述工作完成后，选择“基线处理报告”，“PPK报表配置”中选择“PPK轨迹TXT”BLH保存形式，点击确定之后就会生成一份详细的PPK后处理报表。如图4.7所示。</p><p>　　图4.7 PPK报表设置</p><p>　　4.2 GPS动态监测试验结果分析和精度评价</p><p>　　本次试验是采用GPS静态

77、观测模式采集数据，由于数据采集环境变化不大，因此只截选了其中1个时段的观测数据做结果处理和精度分析。粗差剔除之后，我们对其中的100组数据进行计算，求出每组数据各个分量的中误差并进行了精度统计分析，其精度分析结果如表4.1所示：</p><p>　　表4.1 华测T5类型接收机精度分析</p><p>　　由表4.1我们可以计算得出：</p><p>　　监测站X方

78、向上分量的中误差为 </p><p>　　监测站Y方向上分量的中误差为 </p><p>　　监测站Z方向上分量的中误差为 </p><p>　　另外，我们对监测站X分量、Y分量、Z分量分别求相对中误差，有：</p><p><b>　　(4.1)</b></p><p><b>　　(

79、4.2)</b></p><p><b>　　(4.3)</b></p><p>　　我们对华测T5类型接收机所采集的数据进行精度分析，可以认定，GPS 动态监测的平面监测与高程监测均能达到比较高的精度，平面监测精度达到了厘米级，垂直方向上的监测精度也达到了亚厘米级。另外从此次GPS 动态监测试验可以看出GPS应用于工程建筑物的动态监测高程精度要低于平面精

80、度，水平方向上的精度达到了，高程方向上的精度达到了，高程方向上精度比水平方向上的精度要低1个数量级左右。综合上述结论，我们可以得出结论，利用GPS RTK 技术进行动态监测是可行的，其监测误差在规范允许的范围之内，完全能够满足工程应用的需要。 </p><p><b>　　第五章 结语</b></p><p>　　本论文研究的主要内容是GPS技术在工程建筑物动态监测方

81、面的精度和可靠性。开篇首先介绍了工程建筑物GPS动态监测的发展背景和研究意义，结合国内外关于GPS动态监测在工程建筑物动态特性和变形监测方面应用的现状，分析了该技术目前存在的优点和不足并借此对该技术未来的发展趋势进行了分析与展望。第二部分对工程建筑物GPS动态监测的原理和方法进行了全面介绍，分析研究了GPS动态监测的基本原理和该系统的主要组成部分和运行机制，使读者对整个监测过程有了一个系统化理论化的了解。最后通过简易的GPS动态监测试验

82、，采集外业数据并对其进行GPS后处理差分（PPK）技术处理，分析其试验结果和精度，总结出GPS 动态监测的平面监测与高程监测均能达到比较高的精度，平面监测精度达到了毫米级，垂直方向上的监测精度也达到了亚毫米级。另外从此次GPS 动态监测试验可以看出GPS应用于工程建筑物的动态监测高程精度要低于平面精度，水平方向上的精度达到了，高程方向上的精度达到了，高程方向上精度比水平方向上的精度要低1个数量级左右。进而得出结论利用GPS RTK 技术

83、进行动态监测是可行的，其监测误差在规范允许的范围之内，完全能够满足</p><p>　　在研究GPS动态监测在工程建筑物动态特性和变形监测方面应用的同时，本文还需要对工程建筑物动态监测方面的研究进行进一步的思考与展望：</p><p>　　(1) GPS技术作为20世纪中后期兴起了一门新的技术，其在工程建筑物动态监测方面的发展潜力巨大，尤其是通过GPS技术与计算机网络通信技术、微波雷达技术

84、等前沿技术相结合应用，我相信不久的未来实现远程实时动态的监控工程建筑物的安全状况和变形特性将会成为可能。</p><p>　　(2) 随着“3S”技术（GPS、GIS、RS）的日益发展与完善，我们也可以建立3S集成技术，在今后进行工程建筑物动态监测方面综合其他前沿的测绘科学与技术，取长补短，博采众长，缩短专业测绘人员的工作量，真正意义上的实现人工智能测绘。</p><p>　　当然，由于本

85、人目前水平有限，论文当中也可能会出现纰漏或不当之处，这也都是需要在日后工作和学习中应该改进的。</p><p><b>　　参考文献</b></p><p>　　黄声享,尹晖,蒋征.变形监测数据处理（第二版）[M]. 武汉:武汉大学出版社,2010.10</p><p>　　李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理（第二版）[M]. 武汉:武汉大学

86、出版社,2010.09</p><p>　　潘正风,程效军,成枢,王腾军,宋伟东,邹进贵.数字测图原理与方法（第二版）[M]. 武汉:武汉大学出版社,2011.01:153-173</p><p>　　黄声享,杨保岑,张鸿,梅文胜. 苏通大桥施工期几何监测系统的建立与应用研究[J]. 测绘学报,2009,38(1):66-72</p><p>　　黄声享,杨保岑,

87、游新鹏.GPS动态几何监测系统在桥梁施工中的应用研究[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2009,34(9):1072-1075</p><p>　　何明宪,杨保岑,黄声享,游新鹏,田唯.大跨斜拉桥施工期结构动力特性分析与研究[J]. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2011,35(3): 516-519</p><p>　　张传刚.基于GPS的悬索桥结构健康监测[D].

88、大连理工大学,2008</p><p>　　黄声享,刘星,杨永波,张毅.利用GPS测定大型桥梁动态特性的试验及结果[J]. 武汉大学学报·信息科学版,2004,29(3):198-200</p><p>　　陈朋根，熊助国，韩丽华，徐云和.基于GPS技术的大型结构建筑物动态监测[J]. 华东地质学院学报，2002,25(4):324-328</p><p&g

89、t;　　朱延文.GPS测量技术在建筑物动态监测中的应用探讨[J]. 科技创新导报,2010,35(2):48</p><p>　　刘振承.GPS动态监测试验与精度分析[J]. 测绘与空间地理信息,2010,34(5):127-131</p><p>　　李绍东,赵正堂,李淑荣.工程建筑物变形监测方案设计及应用[J]. 测绘与空间地理信息,2008,31(3):157-160</p&g

90、t;<p>　　奚小军.基于GPS动态变形监测的建筑物结构特性分析[J]. 中国高新技术企业，2015(4):118-120</p><p>　　潘素萍.工程测量GPS动态监测应用与数据处理分析[J]. 中国高新技术企业,2014(2):43-44</p><p>　　胡友健,梁新美,许成功.论GPS变形监测技术的现状与发展趋势[J]. 测绘科学,2006,31(5):155

91、-157</p><p>　　黄连英.基于GrafNav/GrafNet软件的GPS动态监测数据解算研究[J]. 洛阳理工学院学报（自然科学版）,2012,22(4):63-68</p><p>　　畅毅,房建雪,周敏,魏文宏,李文成.PPK技术作业模式与精度分析[J]. 全球定位系统,2009(1):33-37</p><p>　　倪卫明,王志伟,王永平.GPS

92、RTK技术和PPK技术联合作业探讨[J]. 物探装备,2006,16(4):303-304</p><p>　　HUANG Shengxiang,WU Wentan.GPS Dynamic Monitoring Experiment and Result Analysis of Long-Span Cable-Stayed Bridge[J]. Geo-Spatial Information Science (Q

93、uarterly),2006,09(1):1-5</p><p>　　ZHANG Hong,YANG Baocen,HUANG Shengxiang.Dynamic Geometry Monitoring System and Its Application in Sutong Bridge Construction[J]. Geo-spatial Information Science,2010,13(2):

94、137-143</p><p><b>　　致 谢</b></p><p>　　历时将近半年时间，从开始的毕业设计选题到最后的毕业论文定稿，大学最后一门课程毕业设计工作也即将告一段落。回顾这段难忘的时光，从开始面对这个毕业设计题目《工程建筑物GPS动态监测试验及分析》的举足无措，到慢慢进入状态咨询老师查阅资料开始开题报告的撰写，再到之后思路渐渐清晰对论文提纲的拟定，最

95、后完成论文的定稿工作，这其中的酸甜苦辣溢于言表。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；尤其是设计整个动态监测试验的时候，从借仪器到最终数据处理得到完整的结论，这其中失败了好几次，第一次因为仪器操作不熟练导致数据无法正常的采集，然后导数据的时候也因为软件驱动没有安装好导致无法正常的进行数据传输，每一次的失败也会让我感到沮丧和无助，但经历过这一次次失败之后我也变得乐观豁达起来，因为事情如果都那么一帆风顺的话那么也就没有磨练的意义了，毕业

96、设计是一个锻炼学习能力的过程同时也是一个锻炼我们处理事情能力的过程。当毕业设计经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；毕业设计的写作是一个长期的过程，需要不断的进行精心的修改，不断地去整理各方面的资料，不断的想出</p><p>　　历经了这么久的努力，紧张而又充实的毕业设计终要落下帷幕。在这次毕业设计的写作的过程中，我拥有了无数难忘的感动和收获。首先，我

97、要感谢我的指导老师黄声享老师。在黄老师的指导与启迪下，我才得以窥见工程建筑物GPS动态监测这一前沿领域的博大精深，也是在他不厌其烦的修订下，我的论文和毕业设计试验工作才得以如此顺利的进行。其次，我要感谢和我一起合作做试验和弄毕业设计的同学，一个人的旅途是孤独的，但是做一件事有一群小伙伴参与进来就不同了，感谢和我一起做毕业设计的小伙伴的陪伴和相互鼓励，和他们交流让我明白了很多，也理清了很多的思路，是你们的乐观和开朗让我在将近崩溃的时候坚持

98、了下来，最终完成了毕业设计的定稿工作。最后我要感谢的是我的父母，感谢他们的鼓励与支持，让我坚持到了最后。</p><p>　　在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什