GPS技術在變形監測中的應用

陳偉

摘要：GPS也就是全球定位技術，通常在導航與定位上應用廣泛，我國社會經濟的快速發展，GPS的應用領域也在進一步拓展，工程變形監測中也常應用到。其具有實時性、連續性、較高的觀測準確率和自動化數據處理等特點。從當前情況來看，GPS技術仍有許多可以提升的空間，本文主要介紹了該技術在變形監測中的應用以及注意事項供參考。

關鍵詞：GPS技術;變形監測;特點

地物在時間與空間上被一系列因素干擾而導致形狀、大小以及位移的改變而變形。變形容易引發一系列地質災害，對國家以及人民的日常生活造成程度不一的影響，GPS技術作為衛星定位、導航技術和現代通信技術的結合，其能夠在很大程度上減少系統誤差而造成的影響，并使監測的效率以及準確性大大提高，當前GPS技術在大地測量學和有關學科上被廣泛應用，能夠體現出該技術的高效益以及高精度特點。社會經濟的發展，我國越來越關注基礎建設與大型建筑物的建設工作，變形監測工作也將被更多人重視。

1 GPS技術在變形監測中應用特點及途徑

1.1 GPS技術特點

GPS技術能夠給用戶帶來準確的時間、速度以及三維坐標等信息，它有著連續性、全球性以及時效性等優勢，在各類工程檢測中應用廣泛。該技術是通過控制系統、空間技術以及用戶部分構成。是通過多顆衛星且均勻分布于55°軌道，運行周期大約在12恒星時，向地球上的隨意地點提供實時全球性的定位導航。控制系統是監控系統，控制衛星軌道并給予GPS衛星播發星歷，用戶部分通常包含有數據處理軟件、數據接收機等一系列設備，能夠完成接收、轉換以及測量衛星傳輸GPS信號且實現定位與導航。

1.2 GPS技術應用途徑

應用于變形監測中，對比常規電子測量儀來說有著更大的優勢，能夠連續、實時且高精度地完成自動監測，效率與精度得到提升。常見的測量技術方式就是變形監測，一般是測量變形體的狀態從而了解其具體的變形程度，完成荷載作用中的變形體檢測，通常來說，GPS技術變形監測模式有兩個方面，分別是周期性與連續性，對于變形速度較慢的變形體適用周期性模式，一般在滑坡監測上應用廣泛，且監測頻率能夠持續多年，對于GPS技術應用方面，其一般體現在下面幾點上：橋梁健康的監測，監測橋梁變形的過程中，GPS技術能夠規避傳統測量的一系列不足之處，如高差以及距離方面的問題，在提升效率的過程中降低了外業操作量。對于大壩安全監測，該技術通常監測內容包括有位移以及裂縫等，大壩受到嚴重水負載重壓的情況下發生變形，可能會出現潰壩風險，要通過GPS技術長時間地展開變形監測工作。對于滑坡的監測，GPS技術具有較高的自動化程度，自行采集數據。對于高層建筑的監測，由于監測幾何尺寸非常大且環境復雜，那么需要具備更高的精度，對比傳統測量來看，能夠連續且實時地高精度定位測量，對動態特征能夠實時地監測。

2 GPS技術在工程變形監測的應用

2.1 基準設計

通過基準設計以及觀測手段來保障變形監測的結果，一般來說，基準設計分成兩類，分別是內外部尺度基準與位置基準。以往測量手段被外界因素明顯干擾，測量的準確性難以保障。基準設計能夠很好地處理這個問題，保障數據具有準確性。另外GPS技術精準度高的優勢，速度快、效率高且準確度高，能夠彌補傳統測量過程中精確度低的問題，進而提升變形監測技術的工作效率。

2.2 時段和周期的設計

分析整合工程變形速度與劇烈變化等一系列狀態能夠獲得合理的觀測周期，也就是設計工程變形監測周期與時段，為了可以更好地保障變形監測的精密性與準確性。

2.3 圖形結構強度設計

按照變形工程的基準點、監測點與變形點的控制位置布置狀態，包括獨立機選數量和連接形式，展開圖形結構強度設計工作，先選擇網型結構，再確定有效控制變形點、基準點與基準點間相互檢驗的詳細標準。再次，設計模型識別與參數識別，有效的設計能夠保護變形工程，并使模型監測發現潛在變形因素的能力得到提升，進而能夠對癥下藥地預防并及時處理。

2.4 分析處理時段內的數據

對比靜態定位，GPS在特定時段外業觀測測試對象，獲得有效數據后再通過數據分析與差分法分析兩點間的相對位置，導入已知數據對待定點的位置關系計算。連續監測變形工作中，獲得實時性的數據，進而設置變形模型，且對變形規律展開分析，獲取特點時間中更科學且穩定的關系數據。GPS技術具有較強的實時性，能夠很好的分析形變的現勢性。

3 GPS技術在變形監測中的注意事項

3.1 監測中的誤差來源

在變形監測工作中，會受到例如軌道、地球潮汐等多方面條件的影響，在監測過程中可能產生一些誤差，一般表現在下面幾點：首先是衛星軌道的偏差，也就是衛星星歷真實軌道和衛星真實軌道二者的偏差，是對精度造成影響的重要原因，可通過GPS跟蹤網獲取2cm精度衛星軌道，其次是衛星信號傳播方面的誤差，對流程折射與電離層折射會影響到GPS信號，在通過離地面高度為50-1000千米大氣層的情況下，許多正離子與自由電子會導致信號路徑出現扭曲。最后是接收設備的誤差，衛星軌道衛星質點坐標和測站中心有差異會影響到精度，在變形監測工作中，可以利用觀測值求差來應用相位中心變化帶來的影響。

3.2 監測中的注意事項

在變形監測中應用GPS技術，需要具備較高的水平精度，因該技術會被各類客觀影響條件干擾而影響到測設，所以要確保三維測量，減少誤差，應在變形測量過程中將負荷潮、地球潮汐考慮進來，設置系統誤差模型且修正觀測量。另外加入對應的未知參數，且對其求解，同步觀測值求差于衛星與電離層模型方面。

4 結語

在工程變形監測中應用GPS技術不僅能夠使其優勢充分發揮出來，同時也能夠體現出該技術的特點與可適用性，不僅能夠在很大程度上提升變形監測的工作效率，同時還能夠大大降低成本投入與勞動力的支出，所以就需要有關人員進一步分析并研究探討GPS技術在工程變形監測方面應用的優點與不足之處，推動該技術快速發展的過程中盡可能地降低其應用于變形監測工作中的缺陷，進而使該技術的覆蓋面更加廣泛，提高工程建設的整體質量，這就需要技術人員能夠順應時代發展要求進一步提高自身的專業知識技能并積極學習更多更新的GPS技術知識，使之能夠更好地應用到自身的工作中來，同時還要注意變形監測中的誤差來源，采取相應的手段盡可能地降低誤差，進而能夠更大程度地促進社會經濟加快發展并更好的服務于社會。

參考文獻：

[1]崔銀江.層次分析法及其在GPS控制網中的應用[J].北京測繪，2018（06）.

[2]胡耀輝，姚正明，劉爽.淺析工程測量中測繪新技術的應用[J].測繪與空間地理信息，2018.