GPS在變形監測中的技術及相關應用
工程技術
作者：陶傑 羅小寶
【摘要】GPS導航定位技術及大地測量等學科的飛速發展是變形監測革命性變革的助推劑，它具有速度快、全天候、自動化程度高、測站間無需通視、可同時測定點的三維位移等優點。高精度和自動化的GPS變形監測在GPS技術水平不斷進步的情況下己經成為可能，目前，諸如大壩、橋梁或工程結構等的變形監測中，GPS技術都扮演著極其重要的角色，這也對變形分析理論提出了更高更細致的要求。
【關鍵詞】GPS；變形監測；技術；應用
引言
隨著人類社會的發展進步，對於工程建設效率的要求也在不斷提高，並且對於現代工程建築物的規模、造型、難度提出了更高的要求，在這樣的環境下，變形監測工作的重要性不言而喻。本文針對GPS在變形監測中的發展現狀，對該項技術在變形監測中應用進行探討，希望能為今後對於變形監測中GPS的應用提供幫助。
一、GPS在變形監測中的應用及其優點
（一）GPS在變形監測中的應用
作為一種全新的現代空間定位技術出現的全球定位係統（GPS）， 己逐漸在越來越多的領域中取代了常規光學和電子測量儀器。
自上世紀90年代以來，GPS衛星定位和導航技術與現代通信技術的結合，引起了空間定位技術方麵的革命性變化，由動態擴展取代靜態，從單點定位擴展到局部與廣域差分，從事後處理擴展發展到即時定位與導航，陸地和近海的三維坐標都能利用GPS技術同時測定，其相對和絕對精度由米級擴展到厘米級甚至亞毫米級，從而使GPS的應用範圍得到了極大地擴展，這令在精度要求很高的變形監測領域中GPS的應用變得可能。
（二）GPS在變形監測中的優點
1.測站間無需保持通視。
變形監測網的布設十分自由、方便，可省去大量中間信息傳遞過渡點的原因是GPS定位時測站之間不需要保持通視，這樣就節省了大量布設監測站點的費用。
2.全天候觀測
GPS測量不受風雪雨霧，陰天黑夜等惡劣條件的限製，利用GPS衛星數量多，及其他非衛星定位手段等技術優勢，實現全天候、全方位的觀測。因此在對洪水、滑坡、雪崩及泥石流等突發性地質災害的監測時，GPS技術十分重要。
3.實現監測的自動化
GPS檢測係統可以輕易實現從數據采集、傳輸、處理、分析、報警到入庫的全自動化。因為GPS接收機可以自動進行數據采集工作，用戶可以在變形監測站無人值守時把GPS變形監測係統建成無人值守的自動監測係統。而GPS接受機所收集的信息會自動傳輸到控製中心，同時也能夠在控製中心更改數據采樣率、監測時長及監測截止高度角等。這極大地節省了變形觀測的經費，避免人力資源的浪費。
4.可消除或削弱係統誤差的影響
在兩期變形監測中所求得的變形監測點的坐標差使我們在變形監測中最為關注的數據，而變形監測點本身的坐標卻並不重要。雖然兩期變形監測中所含的共同的係統誤差會對兩期的坐標值造成影響，但卻不會影響所求得的變形量。GPS變形監測網中的起始坐標的誤差，數據處理中所用的定位軟件本身的不完善以及衛星信號在大氣層中的傳播誤差中的公共部分的影響可得以消除或削弱。
5.精度高、效率高
由於GPS定位技術在消除或削弱係統誤差，使得測量精度達到其他測量手段難以達到的高度，所以GPS在變形監測中迅速得到了推廣，成為變形監測方法中的佼佼者。
二、GPS變形監測的發展現狀
眾所周知，在多種主觀和客觀因素的影響下工程建築物在施工和運營期間會產生變形，變形如果超出了一定限度，就會使建築物的正常使用收到影響，嚴重時還會造成建築物的損壞甚至崩塌，危及建築物的安全，使社會和人民生活蒙受巨大的損失。盡管工程建築物在設計時考慮到各種外載荷的影響，會采用了一定的安全係數來規範施工，但是由於施工質量不可能完美無缺，設計中也不可能準確無誤地估計出工程的工作條件及承載能力，因此還可能發生某些不利於施工過程順利進行的變化因素。國內外相繼出現的諸多工程事故都是因此發生的。在工程的施工和運營期間使用變形監測的方法，以便及時掌握變形體的實際性狀，為判斷其安全提供必要信息，來保證工程建築物的安全。無論是在全球性變形監測研究、區域性變形研究、還是工程與局部性變形研究，GPS變形監測技術都得到了廣泛的應用。在監測全球板塊運動、地極運動、地球自轉速率變化、潮汐、地震預報、地殼運動等方麵GPS技術都發揮了巨大的作用，自20世紀90年代以來，世界各國紛紛用GPS布設地殼運動和區域變形監測網。利用價值的不斷提高和日漸受人矚目的地位極大地推動了GPS變形監測技術的開發速度與發展進程，首選GPS 技術建立各類監測網己經形成了一種共識。