GNSS實時監測系統在變形監測中的應用

史 曉 萍

(上海港灣工程質量檢測有限公司，上海 201315)

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GNSS實時監測系統在變形監測中的應用

史 曉 萍

(上海港灣工程質量檢測有限公司，上海 201315)

介紹了SatMos高精度GNSS實時變形監測系統的組成，簡述了GNSS技術連續性、實時性和自動化程度高等優點，并采用該方法，對徐圩港區防波堤工程新型桶體進行了變形監測,指出該方法能夠滿足桶體變形監測的需要。

GNSS,桶式基礎，變形監測，監測精度

1 概述

徐圩港區防波堤工程所采用的新型桶式基礎結構是一種新的水工結構形式，鑒于水工建筑物位移的監測為長期監測，特別要求監測到風暴潮期的數據，徐圩港區防波堤工程所采用的新型桶式基礎結構離海岸10 km左右，一般的監測方法很難滿足要求。在徐圩港區防波堤工程水工桶式基礎結構變形監測中我們引進新的變形監測技術——GNSS實時動態定位變形監測技術。它采用國際先進的GNSS動態定位技術，根據接收機實時采集的基準點和監測點原始數據，動態解算監測點的三維坐標，輸出頻率高達20 Hz，坐標精度達到毫米級，長期觀測可達亞毫米級，輕松實現24 h不間斷監測。SatMos高精度GNSS實時動態定位監測技術與傳統測量方法相比，其優點是作業有效距離遠，不受通視條件限制，定位速度快效率高，可全天候作業,一般不受天氣狀況影響，可實現長期連續觀測，自動化程度高等。

2 SatMos高精度GNSS實時變形監測系統

2.1 系統組成

SatMos高精度GNSS實時變形監測系統由數據采集系統、數據傳輸系統、數據控制及分析系統、防雷系統、供電系統組成。

基準站應該選在上空開闊，無遮擋的位置，如山頭或樓頂，能夠看到周圍沿地平線高度角10°以上的全部天空。由于要進行長期的沉降觀測，建立GNSS永久基準站觀測墩，GNSS接收機安裝在觀測墩上，觀測墩設置強制對中裝置。

流動站主要由固定觀測墩、徠卡GPS雙頻接收機、太陽能、避雷針、電源、通訊模塊等部分構成。建立固定觀測墩，觀測墩應設有強制對中裝置，在觀測墩上安置接收機作為流動站。

要實現數據的全天候實時傳輸，需要將流動站測量出的數據通過無線通訊模塊及時傳送到項目部的控制中心，達到實時監控的目的。在項目中基準站和流動站分別通過通訊模塊連接到服務器中。

采用SatMos數據處理軟件進行數據處理和分析，以實現數據自動采集和計算分析。SatMos數據處理軟件對基準站和流動站發送來的數據進行差分等處理，從而得到流動站坐標、沉降位移變化量、沉降位移變化曲線和垂直度變化量等等。變形監測系統如圖1所示。

2.2 監測精度

影響GNSS變形監測精度的因數有很多，在徐圩港區防波堤工程新型桶體變形監測中，我們采用單機單天線技術提高數據的可靠性和準確性；采用雙頻高精度GPS接收機，有效消弱了多路徑效應的影響；監測點采用強制對中的觀測墩，減弱了偶然誤差的影響；采用SatMos監測軟件進行數據管理、計算和分析，能自動剔除粗差和預警，減弱噪聲的影響，提高觀測精度。

表1 3號桶體日變化量和累積變化量

時間t坐標ne高程u變化量dxdydz累積變化量XYZ2015.2.133169.8937759.65411.0900.0000.0000.0000.0000.0000.0002015.2.143169.8927759.65111.096-0.001-0.0040.006-0.001-0.0040.0062015.2.153169.8927759.65411.0960.0000.0030.000-0.001-0.0010.0052015.2.163169.8977759.65111.0890.004-0.003-0.0070.004-0.004-0.0012015.2.173169.8917759.64911.098-0.005-0.0020.009-0.002-0.0060.0072015.2.193169.8947759.65211.0880.0030.004-0.0100.001-0.002-0.0032015.2.233169.8957759.65311.0880.0000.0010.0000.002-0.001-0.0022015.2.263169.8867759.65511.086-0.0080.002-0.002-0.0060.001-0.0042015.3.103169.8887759.65611.0880.0020.0010.001-0.0050.002-0.0032015.3.113169.8967759.65911.0970.0080.0030.0100.0040.0040.0072015.3.123169.8887759.65811.090-0.008-0.001-0.007-0.0040.003-0.0012015.3.133169.9007759.65911.0970.0110.0010.0070.0070.0050.0072015.3.143169.8957759.65811.089-0.005-0.001-0.0080.0020.004-0.0012015.3.153169.8917759.65911.084-0.0040.000-0.006-0.0020.004-0.0062015.3.163169.8987759.66011.0910.0070.0010.0070.0050.0060.0012015.3.173169.8897759.65911.092-0.009-0.0010.001-0.0040.0050.0022015.3.183169.8917759.66211.0830.0030.003-0.009-0.0010.008-0.0082015.3.193169.8907759.66011.087-0.001-0.0020.004-0.0030.005-0.0032015.3.203169.8907759.66011.0870.0000.0000.000-0.0030.005-0.003

3 基于SatMos軟件的GNSS監測系統在徐圩港區新型桶體變形監測中的應用

1)SatMos數據處理軟件。SatMos數據處理軟件根據接收機實時采集的基準點和監測點原始數據，動態解算監測點的三維坐標，輸出頻率高達20 Hz，坐標精度達到毫米級，長期觀測可達亞毫米級。SatMos軟件實時數據處理和X，Y，Z軸變化曲線如圖2和圖3所示。

2)變形監測日變化量。如表1和表2所示為SatMos數據處理軟件得出的日平均變化量和累積變化量。

表2 2號桶體日變化量和累積變化量

通過對監測結果的分析，SatMos軟件動態解算精度可以達到毫米級，并能實時顯示GPS接收機X,Y,Z軸的變化情況，X,Y軸90%精度位于±5 mm內；高程解算精度90%位于±10 mm內。每天利用此方法進行觀測，可以很好地反映沉降位移的變化趨勢，精度也相對較高。

4 結語

通過對海上桶體進行監控量測后可知，SatMos高精度GNSS實時動態定位監測方法坐標精度達到毫米級，長期觀測可達亞毫米級，提高了觀測精度，輕松實現24 h不間斷監測，對以后同類工程施工具有借鑒意義。此方法同樣能在尾礦庫自動化監測、地質災害預警、橋梁形變監測、水庫大壩外觀監測、采空區沉降監測、建筑物形變監測和預警等領域有著廣泛的應用前景。

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Application of GNSS timely-monitoring system in the deformation monitoring

Shi Xiaoping

(ShanghaiHarborEngineeringQualityDetectionCo.,Ltd,Shanghai201315,China)

The paper introduces SatMos high-accuracy GNSS timely deformation monitoring system composition, describes advantages of GNSS technology, such as continuous, timely and high automatic degree, and carries out new-bucket-style deformation monitoring of embankment engineering in Xuyu harbor region, and finally points out that: the above-mentioned method can meet the bucket deformation monitoring demands.

GNSS, bucket-style foundation, deformation monitoring, monitoring accuracy

1009-6825(2017)09-0196-02

2017-01-15

史曉萍(1984- )，女，工程師

TU198

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