GPS定位技术在变形监测中的应用

李宁

摘要：随着我国科学技术的发展，各方面技术能力提高的速度也越来越快。全球定位技术（GPS）在我国的应用越来越广泛，GPS现阶段主要应用在工程变形监测中。全球定位系统具有连续性、实时性、监测准确、工作时间长以及自动化的特点，GPS的应用，对大地测量学以及地球动力学的的发展与研究有很大的影响。本文针对GPS技术的发展现状以及其对工程变形监测的重要性进行了分析，通过GPS技术在工程变形监测中的的应用，不断改善GPS技术在应用中出现的不足，使GPS技术在工程变形监测中能更好的发展。

关键词：变形监测;GPS技术;应用

目前，在许多领域，如经济建设和科学技术等，GPS精密定位技术已经广泛应用。它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量、地球物理探测、资源勘探、航空与卫星遥感、工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了卫星定位技术的高精度与高效益。随着社会和生产的飞速发展，各种大型的工程建筑物越来越多，所以其变形监测的工作也变得越来越重要。但是若用传统的测量方法不仅工作量大，而且其精度也很难达到，而GPS定位技术此时在变形监测中以其显示出传统监测技术所无法取代的重要作用;本文就是通過GPS对垃圾处理厂大坝的变形监测为例，说明GPS是一种很有效的监测变形观测的方法。

1 GPS定位技术在变形监测中应用特点

GPS定位技术作为一种全新的空间定位技术，在变形监测中具有以下优势特点：测站之间无需通视，GPS技术监测只要在保证良好的信号接收基础上，即可灵活选择监测，提高监测精度;全天候检测，GPS卫星均匀分布在6个轨道环绕地球运行，用户可以随时随地展开GPS定位测量;自动化程度高，GPS接收可以自动接收数据，跟踪卫星信号，结合计算机技术可以在无人值守的情况下，实现采集、分析、处理、传输长期连续的自动化变形检测;高精度三维定位，GPS技术在变形检测中能同时精确测定大地高和平面位置，一次性获取高精度的三维坐标;抗干扰性能好、隐蔽性强，用户设备只需要单一接收GPS卫星信号即可获取定位信息和导航数据。

2 GPS在工程变形监测中的发展现状

工程变形监测中GPS技术的使用在近几年的发展中，已经越来越被重视。目前，GPS技术在工程变形监测应用中观测长度以及测量精确度都有明显的提高。GPS技术在对一些常规的滑坡整体活动变形监测中，通过GPS技术的全方位进行检测，能够更加准确的确定滑坡的整体活动情况，从而掌握滑坡的发育情况以及滑坡变形的程度、变形规律。在进行大型建筑的位移检测中，GPS技术的应用能够更加快速的进行监测，不会过多受到外界影响，同时确保准确度，而且，对于大型建筑进行的各个被测点的三维移动变化能够确保二十四小时不间断监测，快速准确的发现大型建筑物的三维位移规律，从而提高大型建筑物的安全程度，监测的数据对大型建筑物的保养以及修复提供支持。在进行水库大坝的变形监测中，对于地面，盖层以及海上都可以依靠GPS技术很好的完成工作，确保大坝的安全。在现阶段的工程变形监测中，对于测量方法的精准度，工作时间以及工作的范围要求越来越高，而传统的测量方法已经不适应现阶段的工程变形监测工作。GPS技术在工程变形监测中很好的满足了对于测量方法的需求，在进行的建筑物的变形检测中，工作人员只需将GPS接收机安装在监测站以及基准站，GPS就会进行自动、连续的监测，同时进行定时的数据传输，确保数据传送的技术性，实时检测数据被数据处理中心所接受，自动进行数据检测与分析。GPS技术影响着工程变形监测工作的发展以及之后的工作效率，只有不断提高GPS的使用技术，才能更好的促进工程变形监测的发展。

3 GPS在工程变形监测中的应用

3.1运用小波分析

GPS监测手段应当能够用来完成小波分析。近些年以来，针对较大规模的水利设施以及大型建筑如果要实现全方位的精确监测，那么不能缺少小波分析作为保障。受到噪声以及其他外在要素的影响，传统模式下的监测结论很有可能并不足够精确，在这之中涉及到混合的多波段信息，进而带来了严重干扰。为了改进现状，可以把小波分析适用于变形监测。具体而言，小波分析密切结合了频率以及时间的两类分辨率，上述二者分别适用于频率较高以及频率较低的变形监测部分。

3.2图形结构强度设计

对于图形结构的强度设计，主要就在工程变形监测中监测点之间、配置基准点与变形点之间的设计，还有连接方式与独立机选的数目在检测网中的确认。首先是对图像的选择，对于基准点、有效控制变形点的确认以及对于基准点之间进行的相互检验情况，最后是对于模型识别与参数识别进行的设计，它们的设计会起到一个对于变形模型的保护作用，能够提高对于变形引发原因的监测，从而及时进行有效的解决与预防。

3.3构建集成系统

针对GPS监测手段如果不加改进，那么将会呈现较窄的信号覆盖区，同时也将呈现多样化的噪声干扰以及较低的垂直监测密度。为了改进现状，针对GPS涉及到的各类局限性都要致力于全面消除。通过运用3S的全新监测技术，就可以构建集成式的监测体系，从而紧密结合了多样化的监测手段以及监测措施。近些年以来，已有学者正在尝试结合INSAR以及GPS的两类监测手段，运用四维形变的方式给出精确度更高的整体性监测结论。此外，如果有必要测定公路采空区的真实状况，则可以选择3S作为必需的监测手段。

3.4基准设计情况

基准设计主要有两种，位置基准和内外部尺度基准。传统的测量方法在进行工程变形监测的工作中，环境、地形、设备仪器等因素会影响到变形监测的结果的准确性，监测网基准点与变形的监测区域之间的距离不能确保精确，同时传统测量方法本身变形因素受到限制，监测后的数据不能进行准确的分析、反映。工程变形监测的结果的准确度主要依靠基准设计来保障，GPS技术应用的都是精准度较高的高科技技术，对于监测网基准点位置的确认能够保障准确度，完成速度快，很好的解决了因为传统测量技术导致的监测网基准点位置定位不准确的问题，提高了工程中变形监测的工作效率。

4结语

GPS技术在变形监测方面的应用，具有高精度、高效率、不受环境条件影响等优点。通过GPS的数据分析，可以清楚的看到坐标的变化，对于大坝的变形有一定的预测作用。GPS接收机还有一个特点，就是可以自动观测。这对于实现大型工程建筑物的变形监测起到了一定的推动作用。

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（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）