GNSS实时监测系统在变形监测中的应用

史 晓 萍

(上海港湾工程质量检测有限公司，上海 201315)



GNSS实时监测系统在变形监测中的应用

史 晓 萍

(上海港湾工程质量检测有限公司，上海 201315)

介绍了SatMos高精度GNSS实时变形监测系统的组成，简述了GNSS技术连续性、实时性和自动化程度高等优点，并采用该方法，对徐圩港区防波堤工程新型桶体进行了变形监测,指出该方法能够满足桶体变形监测的需要。

GNSS,桶式基础，变形监测，监测精度

1 概述

徐圩港区防波堤工程所采用的新型桶式基础结构是一种新的水工结构形式，鉴于水工建筑物位移的监测为长期监测，特别要求监测到风暴潮期的数据，徐圩港区防波堤工程所采用的新型桶式基础结构离海岸10 km左右，一般的监测方法很难满足要求。在徐圩港区防波堤工程水工桶式基础结构变形监测中我们引进新的变形监测技术——GNSS实时动态定位变形监测技术。它采用国际先进的GNSS动态定位技术，根据接收机实时采集的基准点和监测点原始数据，动态解算监测点的三维坐标，输出频率高达20 Hz，坐标精度达到毫米级，长期观测可达亚毫米级，轻松实现24 h不间断监测。SatMos高精度GNSS实时动态定位监测技术与传统测量方法相比，其优点是作业有效距离远，不受通视条件限制，定位速度快效率高，可全天候作业,一般不受天气状况影响，可实现长期连续观测，自动化程度高等。

2 SatMos高精度GNSS实时变形监测系统

2.1 系统组成

SatMos高精度GNSS实时变形监测系统由数据采集系统、数据传输系统、数据控制及分析系统、防雷系统、供电系统组成。

基准站应该选在上空开阔，无遮挡的位置，如山头或楼顶，能够看到周围沿地平线高度角10°以上的全部天空。由于要进行长期的沉降观测，建立GNSS永久基准站观测墩，GNSS接收机安装在观测墩上，观测墩设置强制对中装置。

流动站主要由固定观测墩、徕卡GPS双频接收机、太阳能、避雷针、电源、通讯模块等部分构成。建立固定观测墩，观测墩应设有强制对中装置，在观测墩上安置接收机作为流动站。

要实现数据的全天候实时传输，需要将流动站测量出的数据通过无线通讯模块及时传送到项目部的控制中心，达到实时监控的目的。在项目中基准站和流动站分别通过通讯模块连接到服务器中。

采用SatMos数据处理软件进行数据处理和分析，以实现数据自动采集和计算分析。SatMos数据处理软件对基准站和流动站发送来的数据进行差分等处理，从而得到流动站坐标、沉降位移变化量、沉降位移变化曲线和垂直度变化量等等。变形监测系统如图1所示。

2.2 监测精度

影响GNSS变形监测精度的因数有很多，在徐圩港区防波堤工程新型桶体变形监测中，我们采用单机单天线技术提高数据的可靠性和准确性；采用双频高精度GPS接收机，有效消弱了多路径效应的影响；监测点采用强制对中的观测墩，减弱了偶然误差的影响；采用SatMos监测软件进行数据管理、计算和分析，能自动剔除粗差和预警，减弱噪声的影响，提高观测精度。

表1 3号桶体日变化量和累积变化量

时间t坐标ne高程u变化量dxdydz累积变化量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软件的GNSS监测系统在徐圩港区新型桶体变形监测中的应用

1)SatMos数据处理软件。SatMos数据处理软件根据接收机实时采集的基准点和监测点原始数据，动态解算监测点的三维坐标，输出频率高达20 Hz，坐标精度达到毫米级，长期观测可达亚毫米级。SatMos软件实时数据处理和X，Y，Z轴变化曲线如图2和图3所示。

2)变形监测日变化量。如表1和表2所示为SatMos数据处理软件得出的日平均变化量和累积变化量。

表2 2号桶体日变化量和累积变化量

通过对监测结果的分析，SatMos软件动态解算精度可以达到毫米级，并能实时显示GPS接收机X,Y,Z轴的变化情况，X,Y轴90%精度位于±5 mm内；高程解算精度90%位于±10 mm内。每天利用此方法进行观测，可以很好地反映沉降位移的变化趋势，精度也相对较高。

4 结语

通过对海上桶体进行监控量测后可知，SatMos高精度GNSS实时动态定位监测方法坐标精度达到毫米级，长期观测可达亚毫米级，提高了观测精度，轻松实现24 h不间断监测，对以后同类工程施工具有借鉴意义。此方法同样能在尾矿库自动化监测、地质灾害预警、桥梁形变监测、水库大坝外观监测、采空区沉降监测、建筑物形变监测和预警等领域有着广泛的应用前景。

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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

史晓萍(1984- )，女，工程师

TU198

A