關(guān)于GPS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究

代波 李志飛

摘 要：GPS作為現(xiàn)代先進(jìn)的通信檢測技術(shù)，可以面向全球的所用用戶24小時不間斷的提供具有高精度的三維坐標(biāo)、三維速度以及時間等信息作為參數(shù)?，F(xiàn)在GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用，取得了很好的成果。本文對GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用進(jìn)行分析，對GPS技術(shù)在未來的應(yīng)用做出展望。

關(guān)鍵詞：GPS；變形監(jiān)測；應(yīng)用

隨著人類社會的不斷發(fā)展，科技力量在人類認(rèn)識自然和改造自然的道路上發(fā)揮著越來越多的作用。變形是一種普遍存在的現(xiàn)象，某些變形是人力所不能抗拒的，但是很多的變形如地殼變遷、大型工程變形會給人類造成很大的傷害，所以人們采取高科技技術(shù)對地球的變形活動進(jìn)行監(jiān)測，減少變形帶來的危害，而GPS技術(shù)無疑是最有效的監(jiān)控手段，其時間上的連續(xù)性、三位坐標(biāo)和速度的準(zhǔn)確性給人們應(yīng)對變形帶來來了極大便利。

1 GPS技術(shù)的簡述

全球定位系統(tǒng)（GPS）是20世紀(jì)出現(xiàn)的高科技技術(shù)，它具有速度快、精度高、時間連續(xù)、全自動、可同時測量點的三維坐標(biāo)等特點，在全世界都得到廣泛的應(yīng)用。到目前為止GPS技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)以及科學(xué)探測等多種領(lǐng)域，對地質(zhì)測量、海洋大氣、地球動力、資源勘探、航空與衛(wèi)星定位、工程建筑的變形、運行目標(biāo)的位置測定和精準(zhǔn)時間的傳輸?shù)壬a(chǎn)、科研行業(yè)都產(chǎn)生很大影響，將衛(wèi)星定位的高精度和稿效率的特點展現(xiàn)出來。隨著人類社會的快速發(fā)展，各種大型工程拔地而起，但是隨著使用時間的增加，各種建筑都可能出現(xiàn)變形的現(xiàn)象，所以對于變形的監(jiān)測工作顯得格外重要。如果采用傳統(tǒng)的儀器測量的辦法，不僅工作量極大，而且數(shù)據(jù)精度也很難得到保障，但是采用GPS技術(shù)不僅可以保證數(shù)據(jù)精準(zhǔn)，而且可以有效的提高工作效率，大大節(jié)省人力、物力。

2 變形監(jiān)測的概念

變形是一種在自然界普遍存在的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是指物體在各種的承載力作用下，它的形狀、大小以及位置在時間上和空間角度發(fā)生變化。一般變形體的變形現(xiàn)象只要控制在一定范圍內(nèi)是被允許的，但是如果超出了限定值就可能造成危害。在自然界中因為變形造成的災(zāi)害可謂比比皆是，比如：地震、滑坡、火山爆發(fā)等，在人為修建的工程中也會發(fā)生變形現(xiàn)象，如果超出限定量同樣會造成很大的危害，比如：潰壩、橋梁與建筑物的崩塌等等。這種超出限定量的變形會給人們的生產(chǎn)生活帶來極大的危害，所以，人們應(yīng)該加強對這種變形現(xiàn)象的監(jiān)測，以降低危害程度。

對于變形現(xiàn)象的監(jiān)測是指，利用測量儀器或是其他的專用儀器及方法對變形體進(jìn)行監(jiān)測的工作。也可以稱為變形測量和變形觀測，這種監(jiān)測的目的是確定變形體在各種負(fù)荷承載力的作用下，發(fā)生變形的形狀變化、大小變化和位置的變化，在空間和時間上表現(xiàn)出來的特征。變形的檢測是人們通過對變形數(shù)據(jù)的分析，對變形現(xiàn)象加深認(rèn)識、檢驗理論、提出假設(shè)提供參考，這是工程測量的一項主要內(nèi)容。

3 變形監(jiān)測的目的及意義

隨著科技發(fā)展和大型機械的產(chǎn)生與應(yīng)用，人類在城市建筑、水利工程、道路交通工程等方面的建設(shè)能力大大提高，高樓大廈拔地而起、大型水電站屹立于江河之中、挖山掘石更是不再胯下，各類大型建筑在經(jīng)濟發(fā)展和人民生活中發(fā)揮著重要的作用，同時其安全問題也是備受人們的關(guān)注。隨著工程的規(guī)模越來越大、造價不斷提高、科學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工程質(zhì)量精密度日益提升，但是如果因為某種原因工程出現(xiàn)損壞，其后果也是非常大的。所以及時準(zhǔn)確地掌握各類工程的變形情況，達(dá)到預(yù)防工程變形災(zāi)害的目的，就顯得十分重要了！對于工程變形的監(jiān)測可以有效的分析與評價工程的安全狀態(tài)，驗證工程建設(shè)的質(zhì)量，對工程變形的變化趨勢做出預(yù)測，從而讓人們提早預(yù)防因為變形帶來的損害。

4 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

在工程變形的監(jiān)測工作中，方法有很多，包括：傳統(tǒng)的大地測量法、投影測量法、智能儀器測量法、空間技術(shù)測量法（如GPS技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)干涉法等）。在近些年來，GPS技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)、計算機層析成像、激光掃描等技術(shù)成為變形監(jiān)測的重點研發(fā)應(yīng)用技術(shù)，在很多領(lǐng)域都開始應(yīng)用。其中GPS技術(shù)是目前在變形監(jiān)測中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)與傳統(tǒng)的測繪作業(yè)方式相比較具有明顯的優(yōu)勢，其高效、精準(zhǔn)、連續(xù)、覆蓋面廣的特性是傳統(tǒng)的方法所不能比擬的?，F(xiàn)在人們已經(jīng)將GPS技術(shù)廣泛的應(yīng)用于地質(zhì)運動監(jiān)測、區(qū)域內(nèi)地面的升降變化、礦業(yè)、水利工程邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測、大型建筑物的變形測量等多方面，取得了很好的成果。在工作實踐中，人們也獲得了豐富的經(jīng)驗。現(xiàn)在科學(xué)界已經(jīng)把GPS技術(shù)從地球地質(zhì)變化的監(jiān)測功能擴展到橋梁等大型工程的變形測量中，展開了積極的研究實踐活動。

我國正式開始應(yīng)用GPS技術(shù)是從上世紀(jì)80年代開始的，但是中國從國外引進(jìn)GPS接收機，將其應(yīng)用于各個領(lǐng)域，同時見于這項技術(shù)的現(xiàn)實意義，我們也開始了自己的衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)系統(tǒng)的研發(fā)，并取得了很好的成績。到目前為止，我國的GPS接收機已經(jīng)發(fā)展到10萬多臺，廣泛的應(yīng)用于測量、航空、航海、車載導(dǎo)航等領(lǐng)域，現(xiàn)在正以每年2萬臺的速度遞增。

5 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的發(fā)展趨勢

5.1 健全GPS變形檢測的在線分析處理體系

在對大壩、橋梁、大型建筑物以及地殼運滑坡等自然災(zāi)害的監(jiān)測中，完善技術(shù)先進(jìn)、使用方便的GPS變形監(jiān)測信息在線實時分析控制系統(tǒng)是目前變形監(jiān)測的一個重要發(fā)展趨勢。這一系統(tǒng)是由信心的采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)分析與處理幾個主要方面構(gòu)成的?？梢允贡O(jiān)測到的信息得到及時有效的處理與分析，從而對變形的現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢做出判斷，為可能發(fā)生的災(zāi)害提供預(yù)警參考信息，特別是對于處在地殼活動比較活躍地帶，以及易發(fā)生滑坡地區(qū)的地理變形監(jiān)測具有非常重要的意義。

5.2 發(fā)展“3S”集成變形監(jiān)測系統(tǒng)

所謂的“3S”（ GPS、GIS、RS）是指全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、電磁遙感技術(shù)、地理資訊信息系統(tǒng)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的代表。隨著計算機技術(shù)、無線電通信技術(shù)、空間技術(shù)和地球科學(xué)的發(fā)展，這些技術(shù)已經(jīng)從彼此獨立的狀態(tài)走向集成合作的發(fā)展道路，發(fā)展“3S”集成技術(shù)可以實現(xiàn)包括變形監(jiān)測在內(nèi)的各種災(zāi)害信息的有效分析和傳輸，各種技術(shù)之間互為支撐，可以實現(xiàn)全新的效果，特別是對GIS的應(yīng)用，可以描繪出四維空間的地質(zhì)變形現(xiàn)象，還可以對研究區(qū)域內(nèi)變形現(xiàn)像隨著時間變化而變形的過程做好記載，為滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)控和預(yù)報提供可靠的參考材料。所以“3S”集成技術(shù)的發(fā)展是未來變形檢測技術(shù)的發(fā)展趨勢之一。

6 結(jié)束語

變形是一種在自然界廣泛存在的現(xiàn)象，包括地質(zhì)變動、山體滑坡等自然現(xiàn)象，也包括各種建筑在受到自身承載力和外力作用下發(fā)生的變化等等。這些變形的發(fā)生會對人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生不同程度的影響。GPS技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)監(jiān)測手段，具有精確、實效長、速度快、覆蓋面廣的優(yōu)勢，把GPS技術(shù)應(yīng)用于變形的監(jiān)測工作中可以有效地提高變形檢測的工作效率，對于人類有效預(yù)防變形帶來的危害發(fā)揮重要作用。

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