GPS技术在变形监测中的应用

陈伟

摘要：GPS也就是全球定位技术，通常在导航与定位上应用广泛，我国社会经济的快速发展，GPS的应用领域也在进一步拓展，工程变形监测中也常应用到。其具有实时性、连续性、较高的观测准确率和自动化数据处理等特点。从当前情况来看，GPS技术仍有许多可以提升的空间，本文主要介绍了该技术在变形监测中的应用以及注意事项供参考。

关键词：GPS技术;变形监测;特點

地物在时间与空间上被一系列因素干扰而导致形状、大小以及位移的改变而变形。变形容易引发一系列地质灾害，对国家以及人民的日常生活造成程度不一的影响，GPS技术作为卫星定位、导航技术和现代通信技术的结合，其能够在很大程度上减少系统误差而造成的影响，并使监测的效率以及准确性大大提高，当前GPS技术在大地测量学和有关学科上被广泛应用，能够体现出该技术的高效益以及高精度特点。社会经济的发展，我国越来越关注基础建设与大型建筑物的建设工作，变形监测工作也将被更多人重视。

1 GPS技术在变形监测中应用特点及途径

1.1 GPS技术特点

GPS技术能够给用户带来准确的时间、速度以及三维坐标等信息，它有着连续性、全球性以及时效性等优势，在各类工程检测中应用广泛。该技术是通过控制系统、空间技术以及用户部分构成。是通过多颗卫星且均匀分布于55°轨道，运行周期大约在12恒星时，向地球上的随意地点提供实时全球性的定位导航。控制系统是监控系统，控制卫星轨道并给予GPS卫星播发星历，用户部分通常包含有数据处理软件、数据接收机等一系列设备，能够完成接收、转换以及测量卫星传输GPS信号且实现定位与导航。

1.2 GPS技术应用途径

应用于变形监测中，对比常规电子测量仪来说有着更大的优势，能够连续、实时且高精度地完成自动监测，效率与精度得到提升。常见的测量技术方式就是变形监测，一般是测量变形体的状态从而了解其具体的变形程度，完成荷载作用中的变形体检测，通常来说，GPS技术变形监测模式有两个方面，分别是周期性与连续性，对于变形速度较慢的变形体适用周期性模式，一般在滑坡监测上应用广泛，且监测频率能够持续多年，对于GPS技术应用方面，其一般体现在下面几点上：桥梁健康的监测，监测桥梁变形的过程中，GPS技术能够规避传统测量的一系列不足之处，如高差以及距离方面的问题，在提升效率的过程中降低了外业操作量。对于大坝安全监测，该技术通常监测内容包括有位移以及裂缝等，大坝受到严重水负载重压的情况下发生变形，可能会出现溃坝风险，要通过GPS技术长时间地展开变形监测工作。对于滑坡的监测，GPS技术具有较高的自动化程度，自行采集数据。对于高层建筑的监测，由于监测几何尺寸非常大且环境复杂，那么需要具备更高的精度，对比传统测量来看，能够连续且实时地高精度定位测量，对动态特征能够实时地监测。

2 GPS技术在工程变形监测的应用

2.1 基准设计

通过基准设计以及观测手段来保障变形监测的结果，一般来说，基准设计分成两类，分别是内外部尺度基准与位置基准。以往测量手段被外界因素明显干扰，测量的准确性难以保障。基准设计能够很好地处理这个问题，保障数据具有准确性。另外GPS技术精准度高的优势，速度快、效率高且准确度高，能够弥补传统测量过程中精确度低的问题，进而提升变形监测技术的工作效率。

2.2 时段和周期的设计

分析整合工程变形速度与剧烈变化等一系列状态能够获得合理的观测周期，也就是设计工程变形监测周期与时段，为了可以更好地保障变形监测的精密性与准确性。

2.3 图形结构强度设计

按照变形工程的基准点、监测点与变形点的控制位置布置状态，包括独立机选数量和连接形式，展开图形结构强度设计工作，先选择网型结构，再确定有效控制变形点、基准点与基准点间相互检验的详细标准。再次，设计模型识别与参数识别，有效的设计能够保护变形工程，并使模型监测发现潜在变形因素的能力得到提升，进而能够对症下药地预防并及时处理。

2.4 分析处理时段内的数据

对比静态定位，GPS在特定时段外业观测测试对象，获得有效数据后再通过数据分析与差分法分析两点间的相对位置，导入已知数据对待定点的位置关系计算。连续监测变形工作中，获得实时性的数据，进而设置变形模型，且对变形规律展开分析，获取特点时间中更科学且稳定的关系数据。GPS技术具有较强的实时性，能够很好的分析形变的现势性。

3 GPS技术在变形监测中的注意事项

3.1 监测中的误差来源

在变形监测工作中，会受到例如轨道、地球潮汐等多方面条件的影响，在监测过程中可能产生一些误差，一般表现在下面几点：首先是卫星轨道的偏差，也就是卫星星历真实轨道和卫星真实轨道二者的偏差，是对精度造成影响的重要原因，可通过GPS跟踪网获取2cm精度卫星轨道，其次是卫星信号传播方面的误差，对流程折射与电离层折射会影响到GPS信号，在通过离地面高度为50-1000千米大气层的情况下，许多正离子与自由电子会导致信号路径出现扭曲。最后是接收设备的误差，卫星轨道卫星质点坐标和测站中心有差异会影响到精度，在变形监测工作中，可以利用观测值求差来应用相位中心变化带来的影响。

3.2 监测中的注意事项

在变形监测中应用GPS技术，需要具备较高的水平精度，因该技术会被各类客观影响条件干扰而影响到测设，所以要确保三维测量，减少误差，应在变形测量过程中将负荷潮、地球潮汐考虑进来，设置系统误差模型且修正观测量。另外加入对应的未知参数，且对其求解，同步观测值求差于卫星与电离层模型方面。

4 结语

在工程变形监测中应用GPS技术不仅能够使其优势充分发挥出来，同时也能够体现出该技术的特点与可适用性，不仅能够在很大程度上提升变形监测的工作效率，同时还能够大大降低成本投入与劳动力的支出，所以就需要有关人员进一步分析并研究探讨GPS技术在工程变形监测方面应用的优点与不足之处，推动该技术快速发展的过程中尽可能地降低其应用于变形监测工作中的缺陷，进而使该技术的覆盖面更加广泛，提高工程建设的整体质量，这就需要技术人员能够顺应时代发展要求进一步提高自身的专业知识技能并积极学习更多更新的GPS技术知识，使之能够更好地应用到自身的工作中来，同时还要注意变形监测中的误差来源，采取相应的手段尽可能地降低误差，进而能够更大程度地促进社会经济加快发展并更好的服务于社会。

参考文献：

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