Method and Progress for GNSS Multi-source Fusion Deformation Monitoring in Super-Tall Buildings

WANG Jian; YU Yilong; LIU Gen; LIU Xu; JIANG Yulong; HAN Houzeng

doi:10.13203/j.whugis20240317

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Method and Progress for GNSS Multi-source Fusion Deformation Monitoring in Super-Tall Buildings

Review | 更新时间：2026-11-05

- Method and Progress for GNSS Multi-source Fusion Deformation Monitoring in Super-Tall Buildings
- Geomatics and Information Science of Wuhan University Vol. 50, Issue 6, Pages: 1065-1076(2025)
- 作者机构：
  
  1.北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,北京，102616
  2.中建宏达建筑有限公司,北京，100125
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13203/j.whugis20240317
  CLC： P237;TP208
- Received：17 December 2024，
  
  Published：05 June 2025
- 稿件说明：
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王坚,于亦龙,柳根，等.超高层建筑变形GNSS多源融合监测方法及进展[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(6):1065-1076.

WANG Jian,YU Yilong,LIU Gen,et al.Method and Progress for GNSS Multi-source Fusion Deformation Monitoring in Super-Tall Buildings[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(6):1065-1076.
王坚,于亦龙,柳根，等.超高层建筑变形GNSS多源融合监测方法及进展[J].武汉大学学报（信息科学版）,2025,50(6):1065-1076. DOI：10.13203/j.whugis20240317

WANG Jian,YU Yilong,LIU Gen,et al.Method and Progress for GNSS Multi-source Fusion Deformation Monitoring in Super-Tall Buildings[J].Geomatics and Information Science of Wuhan University,2025,50(6):1065-1076. DOI：10.13203/j.whugis20240317

摘要

超高层建筑变形监测是确保建筑长期安全运行的重要保障。针对全球导航卫星系统（global navigation satellite system，GNSS）多源融合超高层建筑变形监测面临的难题，首先构建了一套感-传-融-用一体化的GNSS多源融合变形监测解决方案，重点分析了超高层变形监测关键参数，梳理了GNSS变形监测单差、双差、三差模型的发展历程，总结了惯性测量单元振动监测、平移-沉降监测及扭转变形监测模型。然后在此基础上，阐述了经典数理统计算法、卡尔曼滤波及其衍生算法、智能学习算法的多源数据融合监测技术框架，并采用大型多功能振动台阵模拟超高层建筑的监测数据及超高层变形监测案例进行相关技术验证。结果表明，所提监测体系具有较好的可行性和实用性。最后对未来GNSS多源融合监测技术进行了展望。

Abstract

Objectives

Deformation monitoring of super-tall buildings is critical for ensuring the long-term safety and stability. Multi-source fusion deformation monitoring technology based on global navigation satellite system (GNSS) plays a vital role

but the application of GNSS multi-source sensors for such monitoring lacks a systematic approach. Current challenges include the narrow range of deformation parameters

incomplete GNSS/multi-source fusion models

weak data coupling capabilities

and low intelligence in monitoring and early warning systems.

Methods

To address these issues

this paper proposes a GNSS multi-source fusion deformation monitoring method based on a perception-transmission-fusion-application framework. Key deformation parameters for super-tall buildings

including translation

settlement

vibration

torsion

deflection

and tilt

are identified. The development of GNSS deformation monitoring models is also reviewed. Furthermore

it improves inertial measurement unit (IMU) -based vibration

translation-settlement

and torsional deformation

and enables comprehensive monitoring of multiple deformation parameters.

Results

The proposed method is validated using data from a large-scale shaking table simulation and a case study of super-tall buildings. The results confirm the effectiveness of IMU-based accelerometer integration model

Mahony complementary filter-based torsion monitoring model

and the applications of IMU for vibration monitoring in super-tall buildings.

Conclusions

This paper offers a robust GNSS/IMU multi-source sensor fusion solution

and provides strong support for the safety monitoring and operational management of super-tall buildings throughout their lifecycle.

关键词

Keywords

references

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