GPS技术在变形监测中的应用及发展研究

■梅蛟

（重庆同望水利水电工程设计有限公司重庆401120）

GPS技术在变形监测中的应用及发展研究

■梅蛟

（重庆同望水利水电工程设计有限公司重庆401120）

随着各种大型建筑的大量涌现以及滑坡等地质灾害的频繁发生，变形监测研究的重要性更加突出，推动着变形监测理论和技术方法的迅速发展。本文针对GPS在变形监测中的技术优势，对该项技术在变形监测中应用进行探讨，希望能为今后对于变形监测中GPS的应用提供帮助。

变形监测GPS技术应用分析发展趋势

随着人类社会的不断发展，科技力量在人类认识自然和改造自然的道路上发挥着越来越多的作用。变形是一种普遍存在的现象，某些变形是人力所不能抗拒的，但是很多的变形如地壳变迁、大型工程变形会给人类造成很大的伤害，所以人们采取高科技技术对地球的变形活动进行监测，减少变形带来的危害，而GPS技术无疑是最有效的监控手段，其时间上的连续性、三位坐标和速度的准确性给人们应对变形带来来了极大便利。

1　变形监测技术概述

变形监测技术包括常规大地测量技术、特殊变形测量技术、摄影测量技术和GPS技术。在20世纪80年代以前，变形监测主要是采用常规大地测量和某些特殊测量技术。常规大地测量，是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值，其优点是:①能够提供变形体整体的变形状态；②适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境；③可以提供绝对变形信息。但外业工作量大，布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量，它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点，但通常只能提供局部的和相对的变形信息。

2　GPS技术在变形监测中的应用分析

（1）GPS变形监测网静态平差。GPS变形监测网的静态平差是把各期的外业观测数据分别进行平差，解算时并不考虑相邻两期观测数据之间的动态参数。在各种变形监测工程中，针对周期性重复测量模式，一般采用静态平差法；而对于不同的变形体和不同的监测环境，可分别选择经典自由网平差、秩亏自由网平差和拟稳平差进行整网的平差解算。

（2）GPS监测网变形分析基准的统一。周期性重复测量模式下GPS监测网观测是分期进行的。由于各种误差源的影响，导致各期基线向量之间可能存在系统性尺度和方位上的差异，如果解算时不考虑这种偏差，就有可能将其当作变形值来处理，从而导致变形分析结果出现错误，也就不能提供正确的决策依据。因此，解算时必须统一方位基准和尺度基准，常用的方法有多项式拟合法和坐标系统转换法等。

（3）建立GPS变形监控在线实时分析系统。对于大坝、大型桥梁、高层建（构）筑物、滑坡和地区性地壳变形监测，研究建立技术先进而又实用的GPS变形监控在线实时分析系统是一个重要的发展趋势。这种系统由数据采集、数据传输和数据处理与分析等几个主要部分组成，可以使监测数据得到及时地分析和处理，从而实时地评价变形的现状和预测其发展趋势，为灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据，这对处于活跃阶段的滑坡体变形及断层的相对运动监测具有特别重要的意义。由于建立连续运行的GPS网络系统进行大坝和滑坡等变形监测，成本较为昂贵，因此，研究低成本的GPS一机多天线变形在线实时监测分析系统也一个颇有实际意义的研究方向。

（4）建立“3S”（GPS、GIS、RS）集成变形监测系统。随着计算机技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学的迅猛发展，“3S”（GPS、GIS、RS）技术已从各自独立发展进入相互集成融合的阶段。“3S”技术集成，可为分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑，特别是时态GIS（TemporalGIS，简称TGIS）技术的应用，它可以描述四维空间的地质现象，除具有一般GIS的功能外，还能够记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎过程，这对滑坡等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用。因此，研究“3S”集成变形监测系统，也是变形监测技术的重要发展趋势之一。

3　GPS技术在变形监测中的发展趋势

3.1健全GPS变形监测的在线分析处理体系

在对大坝、桥梁、大型建筑物以及地壳运滑坡等自然灾害的监测中，完善技术先进、使用方便的GPS变形监测信息在线实时分析控制系统是目前变形监测的一个重要发展趋势。这一系统是由信心的采集、数据传输、数据分析与处理几个主要方面构成的。可以使监测到的信息得到及时有效的处理与分析，从而对变形的现状以及未来的发展趋势做出判断，为可能发生的灾害提供预警参考信息，特别是对于处在地壳活动比较活跃地带，以及易发生滑坡地区的地理变形监测具有非常重要的意义。

3.2发展“3S”集成变形监测系统

所谓的“3S”（GPS、GIS、RS）是指全球卫星定位系统、电磁遥感技术、地理资讯信息系统等现代科学技术的代表。随着计算机技术、无线电通信技术、空间技术和地球科学的发展，这些技术已经从彼此独立的状态走向集成合作的发展道路，发展“3S”集成技术可以实现包括变形监测在内的各种灾害信息的有效分析和传输，各种技术之间互为支撑，可以实现全新的效果，特别是对GIS的应用，可以描绘出四维空间的地质变形现象，还可以对研究区域内变形现像随着时间变化而变形的过程做好记载，为滑坡等地质灾害的监控和预报提供可靠的参考材料。所以“3S”集成技术的发展是未来变形监测技术的发展趋势之一。

4　结语

GPS技术在变形监测项目中的发展趋势要结合监测对象和监测目标的具体内容而制定，研究并构建实用性强且监测技能表现突出的GPS实时在线监测分析系统和综合性集成综合系统是当下变形监测系统发展的必经之路。与传统的地面监测技术比较而言，GPS变形监测技术有着十分明显且独特的优越性能，成本费用的降低是该技术范畴内不变的研究话题，笔者坚信，通过我们的不懈努力，我国的变形监测技术一定会为国家的建设和社会的发展提供更多的力量，进而使得我们赖以生存的环境变得更加美好。

［1］邓清军.变形监测中的GPS技术及数据处理研究 ［D］.合肥工业大学，2010.

［2］马琴.基于GPS在变形监测中应用的研究 ［J］.测绘技术装备，2014（2）：25-26.

［3］宋传杰.关于GPS在变形监测中应用的分析 ［J］.房地产导刊，2014（30）.

X831［文献码］ B

1000-405X（2016）-8-203-1