GPS定位技術在變形監測中的應用

李寧

摘要：隨著我國科學技術的發展，各方面技術能力提高的速度也越來越快。全球定位技術（GPS）在我國的應用越來越廣泛，GPS現階段主要應用在工程變形監測中。全球定位系統具有連續性、實時性、監測準確、工作時間長以及自動化的特點，GPS的應用，對大地測量學以及地球動力學的的發展與研究有很大的影響。本文針對GPS技術的發展現狀以及其對工程變形監測的重要性進行了分析，通過GPS技術在工程變形監測中的的應用，不斷改善GPS技術在應用中出現的不足，使GPS技術在工程變形監測中能更好的發展。

關鍵詞：變形監測;GPS技術;應用

目前，在許多領域，如經濟建設和科學技術等，GPS精密定位技術已經廣泛應用。它在大地測量學及其相關學科領域，如地球動力學、海洋大地測量、地球物理探測、資源勘探、航空與衛星遙感、工程變形監測、運動目標的測速以及精密時間傳遞等方面的廣泛應用，充分顯示了衛星定位技術的高精度與高效益。隨著社會和生產的飛速發展，各種大型的工程建筑物越來越多，所以其變形監測的工作也變得越來越重要。但是若用傳統的測量方法不僅工作量大，而且其精度也很難達到，而GPS定位技術此時在變形監測中以其顯示出傳統監測技術所無法取代的重要作用;本文就是通過GPS對垃圾處理廠大壩的變形監測為例，說明GPS是一種很有效的監測變形觀測的方法。

1 GPS定位技術在變形監測中應用特點

GPS定位技術作為一種全新的空間定位技術，在變形監測中具有以下優勢特點：測站之間無需通視，GPS技術監測只要在保證良好的信號接收基礎上，即可靈活選擇監測，提高監測精度;全天候檢測，GPS衛星均勻分布在6個軌道環繞地球運行，用戶可以隨時隨地展開GPS定位測量;自動化程度高，GPS接收可以自動接收數據，跟蹤衛星信號，結合計算機技術可以在無人值守的情況下，實現采集、分析、處理、傳輸長期連續的自動化變形檢測;高精度三維定位，GPS技術在變形檢測中能同時精確測定大地高和平面位置，一次性獲取高精度的三維坐標;抗干擾性能好、隱蔽性強，用戶設備只需要單一接收GPS衛星信號即可獲取定位信息和導航數據。

2 GPS在工程變形監測中的發展現狀

工程變形監測中GPS技術的使用在近幾年的發展中，已經越來越被重視。目前，GPS技術在工程變形監測應用中觀測長度以及測量精確度都有明顯的提高。GPS技術在對一些常規的滑坡整體活動變形監測中，通過GPS技術的全方位進行檢測，能夠更加準確的確定滑坡的整體活動情況，從而掌握滑坡的發育情況以及滑坡變形的程度、變形規律。在進行大型建筑的位移檢測中，GPS技術的應用能夠更加快速的進行監測，不會過多受到外界影響，同時確保準確度，而且，對于大型建筑進行的各個被測點的三維移動變化能夠確保二十四小時不間斷監測，快速準確的發現大型建筑物的三維位移規律，從而提高大型建筑物的安全程度，監測的數據對大型建筑物的保養以及修復提供支持。在進行水庫大壩的變形監測中，對于地面，蓋層以及海上都可以依靠GPS技術很好的完成工作，確保大壩的安全。在現階段的工程變形監測中，對于測量方法的精準度，工作時間以及工作的范圍要求越來越高，而傳統的測量方法已經不適應現階段的工程變形監測工作。GPS技術在工程變形監測中很好的滿足了對于測量方法的需求，在進行的建筑物的變形檢測中，工作人員只需將GPS接收機安裝在監測站以及基準站，GPS就會進行自動、連續的監測，同時進行定時的數據傳輸，確保數據傳送的技術性，實時檢測數據被數據處理中心所接受，自動進行數據檢測與分析。GPS技術影響著工程變形監測工作的發展以及之后的工作效率，只有不斷提高GPS的使用技術，才能更好的促進工程變形監測的發展。

3 GPS在工程變形監測中的應用

3.1運用小波分析

GPS監測手段應當能夠用來完成小波分析。近些年以來，針對較大規模的水利設施以及大型建筑如果要實現全方位的精確監測，那么不能缺少小波分析作為保障。受到噪聲以及其他外在要素的影響，傳統模式下的監測結論很有可能并不足夠精確，在這之中涉及到混合的多波段信息，進而帶來了嚴重干擾。為了改進現狀，可以把小波分析適用于變形監測。具體而言，小波分析密切結合了頻率以及時間的兩類分辨率，上述二者分別適用于頻率較高以及頻率較低的變形監測部分。

3.2圖形結構強度設計

對于圖形結構的強度設計，主要就在工程變形監測中監測點之間、配置基準點與變形點之間的設計，還有連接方式與獨立機選的數目在檢測網中的確認。首先是對圖像的選擇，對于基準點、有效控制變形點的確認以及對于基準點之間進行的相互檢驗情況，最后是對于模型識別與參數識別進行的設計，它們的設計會起到一個對于變形模型的保護作用，能夠提高對于變形引發原因的監測，從而及時進行有效的解決與預防。

3.3構建集成系統

針對GPS監測手段如果不加改進，那么將會呈現較窄的信號覆蓋區，同時也將呈現多樣化的噪聲干擾以及較低的垂直監測密度。為了改進現狀，針對GPS涉及到的各類局限性都要致力于全面消除。通過運用3S的全新監測技術，就可以構建集成式的監測體系，從而緊密結合了多樣化的監測手段以及監測措施。近些年以來，已有學者正在嘗試結合INSAR以及GPS的兩類監測手段，運用四維形變的方式給出精確度更高的整體性監測結論。此外，如果有必要測定公路采空區的真實狀況，則可以選擇3S作為必需的監測手段。

3.4基準設計情況

基準設計主要有兩種，位置基準和內外部尺度基準。傳統的測量方法在進行工程變形監測的工作中，環境、地形、設備儀器等因素會影響到變形監測的結果的準確性，監測網基準點與變形的監測區域之間的距離不能確保精確，同時傳統測量方法本身變形因素受到限制，監測后的數據不能進行準確的分析、反映。工程變形監測的結果的準確度主要依靠基準設計來保障，GPS技術應用的都是精準度較高的高科技技術，對于監測網基準點位置的確認能夠保障準確度，完成速度快，很好的解決了因為傳統測量技術導致的監測網基準點位置定位不準確的問題，提高了工程中變形監測的工作效率。

4結語

GPS技術在變形監測方面的應用，具有高精度、高效率、不受環境條件影響等優點。通過GPS的數據分析，可以清楚的看到坐標的變化，對于大壩的變形有一定的預測作用。GPS接收機還有一個特點，就是可以自動觀測。這對于實現大型工程建筑物的變形監測起到了一定的推動作用。

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（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）