GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應用

鄒晶

(哈爾濱市國土資源勘測規(guī)劃院，黑龍江哈爾濱150090)

隨著科技的進步和變形監(jiān)測要求的不斷提高，變形監(jiān)測技術(shù)得到發(fā)展，成為當前科技普及形勢下保障工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。GPS技術(shù)作為一種全新的現(xiàn)代空間定位技術(shù)，以其高精度、全天候、自動化等諸多優(yōu)點在變形監(jiān)測領域得到了廣泛的應用，成為變形監(jiān)測技術(shù)中重要的測量手段。對工程的變形監(jiān)測起著決定性作用。本文根據(jù)GPS的技術(shù)特點以及變形監(jiān)測需求，針對GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應用進行了分析和闡述。

1.變形監(jiān)測概述

物體的變形是指由于超強外力的作用導致物體的形狀、大小或位置發(fā)生一定程度的變化。當變形物體超出了規(guī)定的范圍，就可能會導致建筑物的正常使用，甚至會產(chǎn)生安全隱患和重大危害，給人們的生命和財產(chǎn)安全造成無可估量的損失。變形監(jiān)測就是利用精密的儀器和科學的方法對變形物體進行的實時或者周期性監(jiān)測，從而避免此類安全事故的產(chǎn)生而采取的重要措施。變形監(jiān)測主要分為靜態(tài)觀測和動態(tài)觀測兩類。有些變形體的變化是隨時間的變化而發(fā)生不明顯的變形，這就需要長期的監(jiān)測才能發(fā)現(xiàn)其變化的規(guī)律，這類問題適合靜態(tài)觀測；而有些變形體是由于外界超強外力的作用下瞬間就會發(fā)生變化，這類問題則需要動態(tài)觀測。

變形監(jiān)測的方法很多，傳統(tǒng)的方法主要是利用測角、測邊、水準等來測定變形，這類方法主要具有費用低、精度可靠、勞動強度大等特點。但相比傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，GPS有著無與倫比的優(yōu)勢。因此，隨著我國GPS技術(shù)的不斷發(fā)展，在變形監(jiān)測中GPS的應用也不斷得到重視和加強。一些科學的變形監(jiān)測技術(shù)引起了足夠的重視，并得到了廣泛應用。

變形監(jiān)測不但是掌握工程建筑物的穩(wěn)定性，為其安全運行診斷提供必要的信息的重要手段，也是正確理解變形機理，提高工程設計理論，進行反饋設計的重要措施，在實際工作中有著重要的意義。

2.GPS技術(shù)分析

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)，主要包括空間星座、地面控制和用戶設備三部分。GPS是信息技術(shù)飛速發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是社會進步的重要標志之一。GPS測量技術(shù)的迅速發(fā)展，為我國當前工程測量中的變形監(jiān)測提供了科學有效的技術(shù)手段。GPS能快速、高效、準確地提供點、線、面要素的精確三維坐標和相關(guān)信息，全天候、高精度、自動化、高效益等是其重要特點，因此，GPS被廣泛應用于各個領域。

GPS主要是借助于地面的接收設備、衛(wèi)星等科技手段，在全球范圍內(nèi)進行的實時定位和導航的一套系統(tǒng)。在科學技術(shù)飛速發(fā)展的當今社會，作為變形監(jiān)測技術(shù)的重要組成部分的GPS技術(shù)，在變形監(jiān)測中的作用和優(yōu)勢日益突出。因為GPS技術(shù)具有能夠全天候地為全球的用戶不斷地提供高精度的三維坐標、三維速度和時間信息等技術(shù)參數(shù),因而GPS在當前各類變形監(jiān)測中的應用也變得越來越廣泛，地位也越來越重要。

3.GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應用

3.1 滑坡變形監(jiān)測

滑坡變形監(jiān)測是變形監(jiān)測中的重要組成部分，當前合理利用GPS技術(shù)能有效地解決常規(guī)監(jiān)測中需要的各種數(shù)據(jù)，達到變形監(jiān)測的精度要求，并且通過觀測結(jié)果也可得出正確的預判，從而有效的避免了事故的發(fā)生。

當前為了讓滑坡變形監(jiān)測達到長期有效的目的,主要是在可能發(fā)生滑坡的影響區(qū)域以外選擇基準點，在滑坡坡體上選擇監(jiān)測點，進行立體式監(jiān)測預報。

3.2 大型建筑物的位移實時監(jiān)測

由于大型建筑物具有在受到溫度、風力、載荷和地震等外界因素的影響會發(fā)生位移變化的主要特點，因此需要對大型結(jié)構(gòu)建筑物進行動態(tài)監(jiān)測。基于建筑物的位移比較小的特點，對大型建筑物實行動態(tài)監(jiān)測時，可借助于高精度的GPS定位技術(shù)，采用采用差分GPS載波相位的方法。因為剛性結(jié)構(gòu)物體的位移變化很小，動態(tài)監(jiān)測難以實施，所以采用GPS技術(shù)主要是用于對柔性結(jié)構(gòu)物的動態(tài)位移監(jiān)測，如長跨距的懸索橋、高層建筑或高塔等建筑物。

3.3 水庫大壩外形變形監(jiān)測

對水庫大壩定期監(jiān)測可以掌握大壩安全情況及未來運營狀況，從而實現(xiàn)對大壩的安全實現(xiàn)控制。在監(jiān)測過程中，積極主動地校核計算數(shù)據(jù)，不斷改善計算方法，并且為了讓監(jiān)測的數(shù)據(jù)更加權(quán)威、精確，可借助于GPS技術(shù)。只有這樣才可能讓科技人員在對比參數(shù)和實際數(shù)據(jù)的過程中，找到影響大壩安全的主要因素，從而實現(xiàn)對大壩運營的安全評估，和其他未建、待建大壩的安全情況的評定。

3.4 沉陷觀測

所謂沉陷觀測，就是定期地測量觀測點相對于水準點的高度差，以保證建筑物的正常使用，沉陷嚴重會直接影響到建筑物的安全，從而給人們的生命和財產(chǎn)安全產(chǎn)生重大影響和不可估量的損失。因此對工程建筑物在施工和運營期間的狀況實行監(jiān)視觀測極為必要，通過對不同時期觀測點高程的比較，獲得對建筑物沉陷情況的第一手資料。

借助于GPS技術(shù)可以獲得更為精準的數(shù)據(jù)，采用精密水準測量的方法進行變形觀測。通過對工程結(jié)構(gòu)設計的研究，發(fā)現(xiàn)驗證地基與基礎的計算方法、閉合水準路線、水準環(huán)是需要分段進行觀測的，通過各段高度差的反復測量，從而得到地基與工程結(jié)構(gòu)規(guī)定的允許沉陷與變形的數(shù)據(jù)，從而為以后的工程建筑施工、管理和研究提供依據(jù)。

結(jié)束語：隨著現(xiàn)代信息科技的不斷發(fā)展和應用，作為變形監(jiān)測的核心手段，GPS技術(shù)能有效地掌握建筑物的地質(zhì)構(gòu)造和特性，為工程的安全診斷提供必要的信息。進一步優(yōu)化GPS技術(shù)的信息化和智能化程度，給變形監(jiān)測的安全運行和監(jiān)控提供了科學技術(shù)保障。

[1]李雷．GPS定位技術(shù)在工程測量中的應用．金屬礦山，2003．

[2]胡友健GPS變形監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]，2006，（9）.