試析GPS變形監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

孟玉珍

摘要：GPS具有多種應(yīng)用優(yōu)勢，因此在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測，建筑施工以及礦井中得以廣泛應(yīng)用。由于GPS垂直位移監(jiān)測的精度比較低，并且容易受到噪聲干擾，因此需要與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。此次研究主要是探討分析了GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員起到參考性價值。

關(guān)鍵詞：GPS;變形監(jiān)測技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀

在發(fā)生重大災(zāi)害事件時，由于擠壓所導(dǎo)致的變形問題會極大傷害人民生命財產(chǎn)安全，其中具有代表性的就是橋梁坍塌，泥石流滑坡和地震災(zāi)害事件。近年來，隨著技術(shù)水平的快速發(fā)展，也相應(yīng)促進(jìn)了變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。在災(zāi)害事件監(jiān)測期間有效聯(lián)合變形監(jiān)測技術(shù)和GPS技術(shù)能夠全面提升勘察速度，擴(kuò)大定位范圍，并且實(shí)現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集和處理。

一、GPS變形監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀

GPS又被稱為全球定位系統(tǒng)，該項技術(shù)主要是利用多種導(dǎo)航衛(wèi)星所具有的無線電信號對地球表面任何地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)報時和定位處理，還可以對地表上移動的物體進(jìn)行導(dǎo)航，屬于一種綜合性的技術(shù)系統(tǒng)。該定位方式具有實(shí)時性以及持續(xù)性，能夠反映和提供地表上所有地點(diǎn)的高程以及經(jīng)緯度，并且能夠提供準(zhǔn)確的時間以及三維空間速度。

（一）在線實(shí)時分析系統(tǒng)

隨著全球定位系統(tǒng)技術(shù)和無線電傳輸?shù)目焖侔l(fā)展，在監(jiān)測滑坡和建筑沉降時開始廣泛應(yīng)用在線動態(tài)變形監(jiān)測系統(tǒng)。此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成包括數(shù)據(jù)分析處理，數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)取＠萌蚨ㄎ患夹g(shù)實(shí)現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)測，并且通過無線電傳輸技術(shù)傳輸至終端，并且應(yīng)用地理信息系統(tǒng)開發(fā)數(shù)據(jù)分析處理軟件，并且對變形結(jié)果進(jìn)行分析，獲取變形規(guī)律和發(fā)展趨勢。在此期間可以通過可視化開發(fā)工具無縫集成地理信息技術(shù)和全球定位技術(shù)，利用全球定位技術(shù)監(jiān)測滑坡泥石流災(zāi)害，建立線性回歸分析方程對時間滑坡位移與降雨量關(guān)系進(jìn)行分析，這樣能夠建立變形監(jiān)測系統(tǒng)。然而由于實(shí)時動態(tài)化分析系統(tǒng)的成本比較高，所以需要使用全球定位實(shí)時在線動態(tài)監(jiān)測分析系統(tǒng)所代替。

（二）建立集成變形監(jiān)測系統(tǒng)

由于全球定位技術(shù)在監(jiān)測變形時常常會受到建筑遮擋干擾，因此會降低垂直位移監(jiān)測精度，產(chǎn)生噪聲干擾問題。因此為了降低全球定位技術(shù)的變形監(jiān)測干擾，需要按照變形監(jiān)測對象有效結(jié)合全球定位技術(shù)，遙感技術(shù)和地理信息技術(shù)，并且建立集成變形監(jiān)測系統(tǒng)。可以結(jié)合合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)和全球定位技術(shù)，這樣能夠精確測定四維形變過程，當(dāng)前已經(jīng)將此種聯(lián)合技術(shù)應(yīng)用到采空區(qū)變形監(jiān)測中。結(jié)合全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)和全球定位技術(shù)，能夠?qū)﹄p差模糊度進(jìn)行解算，在引入定位精度因子之后能夠提升定位精度可靠性。

（三）聯(lián)合小波分析的變形監(jiān)測技術(shù)

在監(jiān)測水利設(shè)施/建筑變形時應(yīng)用全球定位技術(shù)很容易受到外界噪音影響，導(dǎo)致測量結(jié)果存在誤差，還會使測量結(jié)果存在多波段混合波，對監(jiān)測結(jié)果的精度造成極大影響。為了全面降低信號時頻特征無法描述問題，可以應(yīng)用小波變換處于低頻部分的時間分辨率和頻率分辨率，并且能夠變換高頻部分的時間分辨率和頻率分辨率，有效應(yīng)用到全球定位技術(shù)動態(tài)化變形分析中，這樣就能夠有效分離全球定位技術(shù)動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)濾波，提取變形特征信息。通過大量試驗研究能夠看出，小波分析可以處理監(jiān)測數(shù)據(jù)中存在的噪聲和粗差識別問題，具備良好的大壩后期變形特征提取效果，數(shù)據(jù)處理之后能夠全面反映出變形對象的變形規(guī)律。

二、全球定位技術(shù)變形監(jiān)測發(fā)展趨勢

隨著全球定位技術(shù)的快速發(fā)展，對于變形物體的精度要求也在持續(xù)提升。當(dāng)前所應(yīng)用的單一化監(jiān)測方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有需求。因此全球定位技術(shù)需要向網(wǎng)頁動態(tài)監(jiān)測，移動終端監(jiān)測以及三維可視化監(jiān)測方向發(fā)展。

（一）網(wǎng)頁動態(tài)化監(jiān)測

隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來，將全球定位技術(shù)所監(jiān)測的變形數(shù)據(jù)和結(jié)果分析上傳至互聯(lián)網(wǎng)中，并且發(fā)布變形監(jiān)測曲線圖，提供預(yù)測分析和變形速率提升服務(wù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的監(jiān)測預(yù)報無人化管理，只需要借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就能夠直接觀察到變形體變形過程。

（二）基于3S技術(shù)變形監(jiān)測發(fā)展

在變形監(jiān)測領(lǐng)域中，基于3S技術(shù)變形監(jiān)測已經(jīng)成為主流發(fā)展。3S技術(shù)主要包括全球定位系統(tǒng)技術(shù)，地理信息技術(shù)和遙感技術(shù)。當(dāng)前， 3S技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到高層建筑，地質(zhì)災(zāi)害以及地殼運(yùn)動等變形監(jiān)測中，成為監(jiān)測人員最常應(yīng)用的技術(shù)。其次，由于使用單一化全球定位技術(shù)存在精度問題，數(shù)據(jù)采集問題，傳輸以及預(yù)報分析等問題，因此應(yīng)用3S技術(shù)可以有效處理以上問題，通過建立綜合變形監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效彌補(bǔ)不同監(jiān)測技術(shù)的不足。

（三）移動終端實(shí)時監(jiān)測發(fā)展

在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)快速發(fā)展過程中，也相應(yīng)加強(qiáng)了智能手機(jī)和平板等設(shè)備的功能作用，通過開發(fā)在線實(shí)時預(yù)報預(yù)警手機(jī)應(yīng)用，并且通過無線網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)測數(shù)據(jù)和結(jié)果進(jìn)行傳輸，利用手機(jī)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)預(yù)測預(yù)報，確保社會大眾能夠深入了解和掌握變體變形結(jié)果，并且向社會領(lǐng)域及時發(fā)布安全監(jiān)測信息，這樣可以有效縮短信息反饋時間，并且有利于城市應(yīng)急防災(zāi)，實(shí)現(xiàn)高效防災(zāi)減災(zāi)動態(tài)化監(jiān)測。

（四）四維監(jiān)測信息可視化表達(dá)

現(xiàn)階段，隨著三維可視化技術(shù)的發(fā)展，利用地表信息采集，地下信息采集和地面信息采集方式，并通過三維制圖軟件建立三維立體模型，這樣能夠直接觀察到監(jiān)測對象的立體化表現(xiàn)。其次，利用監(jiān)測數(shù)據(jù)資料和預(yù)測模型，能夠?qū)r間軸上可視化三維預(yù)測結(jié)果實(shí)施預(yù)測分析，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)四維監(jiān)測可視化表達(dá)。通過建立預(yù)警預(yù)報模型和危害范圍四維可視化分析模型能夠直觀呈現(xiàn)出動態(tài)化實(shí)時變形監(jiān)測。

三、結(jié)語

綜上所述，全球定位技術(shù)具備自動化，高精度且監(jiān)測速度快等優(yōu)勢得以在變形監(jiān)測中廣泛應(yīng)用，然而由于在實(shí)際監(jiān)測期間垂直位移監(jiān)測精度比較低，物體覆蓋區(qū)信號差，再加上噪聲干擾等影響，常常需要結(jié)合小波技術(shù)，遙感技術(shù)，地理信息技術(shù)進(jìn)行變形監(jiān)測，有效彌補(bǔ)單一化監(jiān)測方法存在的各項不足。在四維監(jiān)測信息可視化表達(dá)、移動終端實(shí)時監(jiān)測、3S技術(shù)變形監(jiān)測以及網(wǎng)頁動態(tài)化監(jiān)測技術(shù)的快速發(fā)展，能夠確保全球定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)防災(zāi)減災(zāi)預(yù)報。

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