关键词：GPS技术；变形监测；技术
引言
目前，在许多领域，如经济建设和科学技术等，GPS精密定位技术已经广泛应用。它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量、地球物理探测、资源勘探、航空与卫星遥感、工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了卫星定位技术的高精度与高效益。随着社会和生产的飞速发展，各种大型的工程建筑物越来越多，所以其变形监测的工作也变得越来越重要。但是若用传统的测量方法不仅工作量大，而且其精度也很难达到，而GPS定位技术此时在变形监测中以其显示出传统监测技术所无法取代的重要作用。
1GPS基本技术原理
从本质来讲，GPS指的是借助空间定位的手段与措施来实现全方位的监测定位。与传统技术相比，GPS技术突显了自动化、高精度以及全天候的独特优势，因此尤其适合变形监测。具体而言，GPS技术涉及到如下的基本技术原理：在某些情况下，变形体具有相对缓慢的变形速度，与之相应的变化幅度以及时空范围也是相对微小的。针对此种类型的变形体，一般来讲就能借助GPS手段来实现监控。GPS设置了特定的监测频率以及监测周期，因此尤其适合监控活跃的地震区、大坝变形或者滑坡变形。在选择了特定的测点之后，针对其中涉及到的相对位置都应当予以实时性的观测。具体在开展监测时，应当借助静态的GPS监测手段，针对特定的观测点应当布置接收机，然后予以同步性的观测。经过上述处理之后，运用基线解算的方式来实现相应的软件处理，进而求出三维的观测点平差坐标。如果有必要实现不定期的观测点重复监测，那么也可以借助平差坐标来实现求解。通过运用连续性的GPS监测，就能给出连续性的测点结论，此类监测结论更加有助于进行分辨。例如近些年以来，连续性监测已经适用于大桥负载的全面监控，这是由于GPS手段具备显著的高密度特征。某些大坝如果超出了特定的洪水位，那么对其就应当予以全方位的观测。除此以外，GPS手段还能用来完成振动测量。针对高层建筑物而言，应当能够结合动态性与静态性的两类定位模式。在理想状态下，运用GPS手段应当能够实现亚毫米级的监测精确度。
2GPS定位技术在变形监测中的应用特点
GPS定位技术作为一种全新的空间定位技术,在变形监测中具有以下优势特点:测站之间无需通视,GPS技术监测只要在保证良好的信号接收基础上,即可灵活选择监测,提高监测精度;全天候检测,GPS卫星均匀分布在6个轨道环绕地球运行,用户可以随时随地展开GPS定位测量;自动化程度高,GPS接收可以自动接收数据,跟踪卫星信号,结合计算机技术可以在无人值守的情况下,实现采集、分析、处理、传输长期连续的自动化变形检测;高精度三维定位,GPS技术在变形检测中能同时精确测定大地高和平面位置,一次性获取高精度的三维坐标;抗干扰性能好、隐蔽性强,用户设备只需要单一接收GPS卫星信号即可获取定位信息和导航数据。
3GPS技术在变形监测中的应用
3.1控制网的建立
所谓的GPS控制网就是指利用全球定位系统卫星定位的技术建立起来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这样建立起来的控制网有着不一般的特点，如下：①GPS控制网的建立所采用的方法正是相对定位的方法，顾名思义，按照相对定位的原理来说就是需要多台接收机实行同步观测，然后利用载波相位测量来定出所选测站点间的相对位置；②测站间无须通视，我们可以灵活的来选择需要的一些测站点；③使用GPS工作时，在一天24小时内都可以正常工作，也不管是刮风还是下雨，都不会阻碍到观测的进行，自然也就不会打乱已有的安排，一切按规定好的计划顺利进行；④采用GPS观测时，不用持续很长时间，观测时间短，同样可以得到比较好的观测结果；⑤实际工作中，我们用GPS接收机来工作时，不需要人员来记录数据，它可以自动的把观测数据记录下来，省时省力，自动化程度颇高。至今为止我们一般都将GPS控制网划分为两大类：其中一类是比较高精度的控制网，它涉及的范围比较大，一般来说的话都是国家或者是区域性的。这一类GPS控制网主要是用来作为最高级最为参考性的控制网，服务于一些科学方面的研究；还可以是用来研究地区性的一些板块运动问题等。还有一类就是所涉及的范围小一点的GPS控制网，我们称之为局部性的GPS控制网，比如一些城市啊，或者矿区之类的控制网，然而，这类控制网与第一类控制网不同，在这类控制网中，我们所选的测站点之间的距离没有像第一种那么远，一般几公里或者数十公里就够了，此类控制网主要用来服务于城市建设方面。一个完整的GPS控制网的建立有外业和内业两部分。外业工作时，首先去野外踏勘选点、埋石建标，之后是在所选的站点上进行实际观测工作；内业工作时，主要是一些GPS网的设计方面的问题以及数据处理，最后写总结报告。
3.2构建集成系统
针对GPS监测手段如果不加改进，那么将会呈现较窄的信号覆盖区，同时也将呈现多样化的噪声干扰以及较低的垂直监测密度。为了改进现状，针对GPS涉及到的各类局限性都要致力于全面消除。通过运用3S(3S技术是遥感技术(Remotesensing，RS)、地理信息系统(Geographyinformationsystems，GIS)和全球定位系统(Globalpositioningsystems，GPS)的统称)的全新监测技术，就可以构建集成式的监测体系，从而紧密结合了多样化的监测手段以及监测措施。近些年以来，已有学者正在尝试结合INSAR以及GPS的两类监测手段，运用四维形变的方式给出精确度更高的整体性监测结论。此外，如果有必要测定公路采空区的真实状况，则可以选择3S作为必需的监测手段。在实现组合定位的前提下，就能实现更高层次的定位精度。在此过程中，通常都会涉及到定位精度因子，在综合解算的同时就能获得双差模糊度，据此判断精确度更高的集成系统状态。
3.3长时间观测、实时对时段内利元数进行处理分析
GPS相对静态定位原理是在某一特定时段，对测试对象进行外业观测，在得到相关数据的情况下，利用差分、数据分析等方法，对两点间相对位置关系的分析，引入已知数据，来计算各个待定点之间的位置关系。在进行连续的对变形工程的监测过程中，得到实时性的监测数据，从而建立变形模型，分析变形规律，得到特定时间内最稳定、科学的关系数据。GPS技术是现阶段变形监测数据采集与分析应用最广泛的科学技术。其连续性、实时性、全天候性、观测准确率高以及自动化数据处理等的优点，甚至可以实现任意时刻点与点之间的关系，实时性很强，对形变的现势性分析具有重要的意义。此外，还有一些特殊情况可以影响GPS的精准度，像GPS信号问题和多路径效应问题等情况，不仅可以影响GPS的精准度，甚至出现不能监测的情况。在这种情况下，采取与其他测量方法结合的方式是十分可行的。还有特别需要注意的一点就是，GPS技术变形监测过程中，水平方向的移动精准度要与远远高于垂直方向的移动准确度。
结语
综上所述,GPS定位技术的应用,可以使变形监测更为灵活、自由、精准,是一种极具潜力的空间定位技术,在利用GPS技术进行定位时测站之间无需通视,不仅减轻了劳动强度,还提高了观测的精度,由于GPS自动化程度高,实际应用过程中减少了外业工作强度,尤其对于泥石流和防洪防汛等地质灾害监测,抗干扰性能好、保密性强极大的提高了监测效率。
参考文献
[1]赵正林.有关GPS在桥梁变形监测中的应用［J］．黑龙江科技信息，2012(13)．
[2]邹秀芳.GPS变形监测技术的现状及未来发展[J].科技创新与应用,2016,(13):85.
论文作者: 马常财
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年3期
论文发表时间:2020/4/3
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