GPS變形監測技術的現狀及未來發展

[摘要]伴隨著科學技術的不斷進步的同時，也促進了變形監測手段的快速更新。而今，全球定位系統GPS，以其連續、實時、高精度以及全天候測量等獨特的優點，在各類變形監測技術中得以廣泛應用。但就目前現狀來看，GPS變形監測技術仍然存在著一些不足。本文就GPS變形監測技術在當前的運用現狀及其發展趨勢展開探討。

[關鍵詞]GPS技術；變形監測；發展趨勢；移動終端

1、前言

GPS技術是一項高科技的現代技術，其應用非常地具價值性。它可以向全球的任何用戶進行全天候地連續提供人們所需要的高精度的三維坐標、三維速度及其時間信息等技術參數，同時，也是當前在變形監測技術中廣泛應用的一項高新技術。由于世界各種地質災害等的發生是難以避免的，故只有將其發生率控制在最小，才能保證地質災害給社會帶來最小的危害。而GPS變形監測技術的應用與發展正好可以為特殊地形下的變形監測工作做到更高精度，故對其發展進行研究已經成為了一項重要的工作。

2、GPS變形監測技術現狀

2.1GPS變形監測技術

GPS變形監測技術主要分為周期性監測模式和連續性監測模式。GPS周期性監測較GPS連續性監測模式而言，二者都擁有同等長時間監測的特點，但是在進行整個監測的過程中，連續性監測模式在檢測手段上主要采取的是固定監測儀，有利于高時間分辨率數據的獲取，且連續性監測模式中包含了動態監測與靜態監測。雖然二者之間存在著異與同，但是都對變形監測方面的工作帶來了很大的作用意義。

2.2現存問題

GPS變形監測并非是完美無缺，在許多方面也有不足，以下便是存在的幾個問題：（1）因為衛星信號受到遮擋從而導致信息無法得到有效的接收，所以GPS變形監測的精確性和安全性不一定可靠。（2）當利用GPS點進行變形監測時，僅僅可以得到變形體的離散點數據，不能夠得到其表面的全部數據。（3）到現在為止，GPS的監測水準在水平方向和垂直方向精確度不同，二者中水平方向位移的精確度很高，然而它在垂直方向上位移的精度很差，所以不適合測量在水平位移和垂直位移上都有極高要求的變形體。由此可見，GPS變形監測在不少方面有缺陷，在使用時要以實際情況為主，再以RS、GlS等技術作為輔助，借此來加強監測精準度。

3、GPS變形監測技術的未來發展

3.1在線實時分析系統

在GPS、無線電傳輸及GIS，RS等技術不斷進步的情況下，在針對山體滑坡和區域性地殼變形、多層建筑的監測，著手創立實時的在線動態變形監測分析系統是一個非常重要且極為明智的選擇。在線動態變形監測分析系統是通過采集數據、有線傳輸、數據無線和數據分析處理等方面組成。它可以通過動態監測，借助無線電的傳輸技術，適時地將信息傳輸到終端，并且可以借助GIS進行數據處理，從而得到動態實時分析變形的結果，進而得出分析變形的規律、現狀與它的發展方向，以真實可靠的科學依據實現了防災減災。此外，由于不少的學者使用VisualBasic6.0可視化的工具，從而實現GPS與GIS的相互融合優勢互補。進而使得遠程變形監測智能預警系統成功的建立。

3.2建立3S集成變形監測系統

為了克服GPS變形監測中信號差和垂直位移監測精度低，噪音干擾等問題的局限性，所以，根據變形監測的特定對象，GPS技術可以用RS和GlS技術相結合，3S一體化集成變形監測體系的建立。技術如GPS和INSAR技術的綜合建筑變形監測系統，實現全動態測量精度四維變形（X，Y，Z，T），已應用于變形監測的高速公路采空區。GPS和GLONASS組合定位，計算雙差模糊的定位，引入相對定位精度，提高定位精度的可靠性。

3.3四維監測信息可視化表達

三維可視化技術實現了真正的發展，取得了質的飛躍，三維可視化技術，顧名思義它是一種在經過對地表、地面、地下等三方面的信息進行收取后，通過利用電腦軟件分析數據從而構建三維模型的技術。它實現了對監測對象進行三維立體的全方位的觀察。此外，在針對之前大量的數據資料進行分析后，可以在時間軸上分析預測等技術，得到可視化三維預測的結果，滿足了監測在X、Y、Z、T四維的可視化表達的要求。實現了預警預報模型的建立和對危害范圍進行四維可視化分析。達到了更為立體真實的動態實時變形監測。

3.4增強小波分析理論的研究

在進行GPS動態變形分析研究時目前采用的是傅里葉分析方法。采用傅里葉方法分析時，需要監測數據的整體時域信息，進行整體變換。由于監測數據缺少時域定位功能，從而產生缺陷。小波變化時具有多分辨率的特性，可以實現GPS動態監測數據的濾波、變形特征信息的提取以及不同變形頻率的分離。目前小波變換屬于起步階段，雖然未取得突破性的成果，但在國際性研究大會上，如國際大地測量協會（IAG）和IUGG大會上多次將有關小波理論在相關GPS動態變形分析方面的研究作為研究課題之一。由此可見開展小波理論及其應用研究的重要性。

3.5移動端實時監測

隨著無線網絡技術快速發展，智能手機、ipad、平板等數碼設備的功能也越來越強，開發實時在線預警預報App，利用無線網絡傳輸監測數據結果，通過APP軟件預報分析，實現大眾掌握形變體變形結果，向全社會提供安全監測的信息、服務，從而更為有效地縮短了反饋給受害人群的時間，為城市應急防災提供了重要技術支撐，達到了真正意義上的快速防災減災動態監測。

結語：

我國的監測界只有真正認識到變形監測技術的重要性，切實的把變形監測技術更加完善，才能真正發揮變形監測技術的作用，才能真正使監測技術以健康、安全的姿態為我國的經濟發展做出貢獻。