GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

鄒晶

(哈爾濱市國土資源勘測規(guī)劃院，黑龍江哈爾濱150090)

隨著科技的進(jìn)步和變形監(jiān)測要求的不斷提高，變形監(jiān)測技術(shù)得到發(fā)展，成為當(dāng)前科技普及形勢下保障工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。GPS技術(shù)作為一種全新的現(xiàn)代空間定位技術(shù)，以其高精度、全天候、自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)在變形監(jiān)測領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為變形監(jiān)測技術(shù)中重要的測量手段。對(duì)工程的變形監(jiān)測起著決定性作用。本文根據(jù)GPS的技術(shù)特點(diǎn)以及變形監(jiān)測需求，針對(duì)GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和闡述。

1.變形監(jiān)測概述

物體的變形是指由于超強(qiáng)外力的作用導(dǎo)致物體的形狀、大小或位置發(fā)生一定程度的變化。當(dāng)變形物體超出了規(guī)定的范圍，就可能會(huì)導(dǎo)致建筑物的正常使用，甚至?xí)a(chǎn)生安全隱患和重大危害，給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成無可估量的損失。變形監(jiān)測就是利用精密的儀器和科學(xué)的方法對(duì)變形物體進(jìn)行的實(shí)時(shí)或者周期性監(jiān)測，從而避免此類安全事故的產(chǎn)生而采取的重要措施。變形監(jiān)測主要分為靜態(tài)觀測和動(dòng)態(tài)觀測兩類。有些變形體的變化是隨時(shí)間的變化而發(fā)生不明顯的變形，這就需要長期的監(jiān)測才能發(fā)現(xiàn)其變化的規(guī)律，這類問題適合靜態(tài)觀測；而有些變形體是由于外界超強(qiáng)外力的作用下瞬間就會(huì)發(fā)生變化，這類問題則需要?jiǎng)討B(tài)觀測。

變形監(jiān)測的方法很多，傳統(tǒng)的方法主要是利用測角、測邊、水準(zhǔn)等來測定變形，這類方法主要具有費(fèi)用低、精度可靠、勞動(dòng)強(qiáng)度大等特點(diǎn)。但相比傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，GPS有著無與倫比的優(yōu)勢。因此，隨著我國GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，在變形監(jiān)測中GPS的應(yīng)用也不斷得到重視和加強(qiáng)。一些科學(xué)的變形監(jiān)測技術(shù)引起了足夠的重視，并得到了廣泛應(yīng)用。

變形監(jiān)測不但是掌握工程建筑物的穩(wěn)定性，為其安全運(yùn)行診斷提供必要的信息的重要手段，也是正確理解變形機(jī)理，提高工程設(shè)計(jì)理論，進(jìn)行反饋設(shè)計(jì)的重要措施，在實(shí)際工作中有著重要的意義。

2.GPS技術(shù)分析

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，主要包括空間星座、地面控制和用戶設(shè)備三部分。GPS是信息技術(shù)飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一。GPS測量技術(shù)的迅速發(fā)展，為我國當(dāng)前工程測量中的變形監(jiān)測提供了科學(xué)有效的技術(shù)手段。GPS能快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精確三維坐標(biāo)和相關(guān)信息，全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等是其重要特點(diǎn)，因此，GPS被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

GPS主要是借助于地面的接收設(shè)備、衛(wèi)星等科技手段，在全球范圍內(nèi)進(jìn)行的實(shí)時(shí)定位和導(dǎo)航的一套系統(tǒng)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，作為變形監(jiān)測技術(shù)的重要組成部分的GPS技術(shù)，在變形監(jiān)測中的作用和優(yōu)勢日益突出。因?yàn)镚PS技術(shù)具有能夠全天候地為全球的用戶不斷地提供高精度的三維坐標(biāo)、三維速度和時(shí)間信息等技術(shù)參數(shù),因而GPS在當(dāng)前各類變形監(jiān)測中的應(yīng)用也變得越來越廣泛，地位也越來越重要。

3.GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

3.1 滑坡變形監(jiān)測

滑坡變形監(jiān)測是變形監(jiān)測中的重要組成部分，當(dāng)前合理利用GPS技術(shù)能有效地解決常規(guī)監(jiān)測中需要的各種數(shù)據(jù)，達(dá)到變形監(jiān)測的精度要求，并且通過觀測結(jié)果也可得出正確的預(yù)判，從而有效的避免了事故的發(fā)生。

當(dāng)前為了讓滑坡變形監(jiān)測達(dá)到長期有效的目的,主要是在可能發(fā)生滑坡的影響區(qū)域以外選擇基準(zhǔn)點(diǎn)，在滑坡坡體上選擇監(jiān)測點(diǎn)，進(jìn)行立體式監(jiān)測預(yù)報(bào)。

3.2 大型建筑物的位移實(shí)時(shí)監(jiān)測

由于大型建筑物具有在受到溫度、風(fēng)力、載荷和地震等外界因素的影響會(huì)發(fā)生位移變化的主要特點(diǎn)，因此需要對(duì)大型結(jié)構(gòu)建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測?；诮ㄖ锏奈灰票容^小的特點(diǎn)，對(duì)大型建筑物實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測時(shí)，可借助于高精度的GPS定位技術(shù)，采用采用差分GPS載波相位的方法。因?yàn)閯傂越Y(jié)構(gòu)物體的位移變化很小，動(dòng)態(tài)監(jiān)測難以實(shí)施，所以采用GPS技術(shù)主要是用于對(duì)柔性結(jié)構(gòu)物的動(dòng)態(tài)位移監(jiān)測，如長跨距的懸索橋、高層建筑或高塔等建筑物。

3.3 水庫大壩外形變形監(jiān)測

對(duì)水庫大壩定期監(jiān)測可以掌握大壩安全情況及未來運(yùn)營狀況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩的安全實(shí)現(xiàn)控制。在監(jiān)測過程中，積極主動(dòng)地校核計(jì)算數(shù)據(jù)，不斷改善計(jì)算方法，并且為了讓監(jiān)測的數(shù)據(jù)更加權(quán)威、精確，可借助于GPS技術(shù)。只有這樣才可能讓科技人員在對(duì)比參數(shù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的過程中，找到影響大壩安全的主要因素，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩運(yùn)營的安全評(píng)估，和其他未建、待建大壩的安全情況的評(píng)定。

3.4 沉陷觀測

所謂沉陷觀測，就是定期地測量觀測點(diǎn)相對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)的高度差，以保證建筑物的正常使用，沉陷嚴(yán)重會(huì)直接影響到建筑物的安全，從而給人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生重大影響和不可估量的損失。因此對(duì)工程建筑物在施工和運(yùn)營期間的狀況實(shí)行監(jiān)視觀測極為必要，通過對(duì)不同時(shí)期觀測點(diǎn)高程的比較，獲得對(duì)建筑物沉陷情況的第一手資料。

借助于GPS技術(shù)可以獲得更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，采用精密水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行變形觀測。通過對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證地基與基礎(chǔ)的計(jì)算方法、閉合水準(zhǔn)路線、水準(zhǔn)環(huán)是需要分段進(jìn)行觀測的，通過各段高度差的反復(fù)測量，從而得到地基與工程結(jié)構(gòu)規(guī)定的允許沉陷與變形的數(shù)據(jù)，從而為以后的工程建筑施工、管理和研究提供依據(jù)。

結(jié)束語：隨著現(xiàn)代信息科技的不斷發(fā)展和應(yīng)用，作為變形監(jiān)測的核心手段，GPS技術(shù)能有效地掌握建筑物的地質(zhì)構(gòu)造和特性，為工程的安全診斷提供必要的信息。進(jìn)一步優(yōu)化GPS技術(shù)的信息化和智能化程度，給變形監(jiān)測的安全運(yùn)行和監(jiān)控提供了科學(xué)技術(shù)保障。

[1]李雷．GPS定位技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用．金屬礦山，2003．

[2]胡友健GPS變形監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]，2006，（9）.