GPS在變形監測中的技術應用

吳芝建　石鼎

摘 要：隨著測量技術的不斷發展，現在的測量技術已經得到很大的發展空間，GPS技術的使用使得測量的精度更加準確，GPS技術已經成為導航、定位以及測量界的主導作用。GPS在變形監測中充分的發揮了高效率、不需通視以及全天候的測量特點，并且在測量的結果上取得了很好的成果，在深基坑開挖的過程中對于GPS的應用是比較廣泛的，與傳統的測量技術比較，GPS測量技術具有觀測時間短、勞動量小、精度高、速度快、全天候，借助GPS數據解算軟件可同時獲得空間點的三維坐標，已經廣泛在變形監測中得到應用。

關鍵詞：GPS；變形監測；應用

前言

隨著我國經濟技術的持續發展，科學技術的不斷進步，我們對高大的橋梁建筑的質量要求更加嚴格，這就需要在測量的過程中的精準度有很大的提高，對于大型橋梁的深基坑以及地鐵工程深基坑的變形檢測技術要求就會更高，這樣對測量技術的應用要求就會日漸嚴格。目前，由于CPS與傳統的測量技術相比較具有觀測時間短、勞動量小、精度高、速度快、全天候，借助GPS數據解算軟件可同時獲得空間點的三維坐標等特點，GPS已經廣泛的應用到變形監測中，應用GPS進行的變形監測在計算時還能夠對監測的數據進行計算、平差，并且滿足施工技術規范要求，在多數的基坑變形監測的過程中都采用的是GPS，對于不穩定的基坑變形進行及時的檢測，避免基坑坍塌的事件出現，保證深基坑開挖工作的順利進行。

1 GPS觀測原理

1.1 GPS觀測原理

首先，要了解GPS的原理，這樣在進行變形監測時，才能夠很好的做到監測數據的準確性，GPS主要有監測站、主控站、注入站等組成，在監測站中設置了雙頻GPS接收機、高精度原子鐘、計算機和各種環境數據傳感器，對系統采集的測量信息進行分析和處理，主控站是GPS的核心部位具有監測站的全部功能，協調和管理地面監測系統，主控站依據監測站提供的數據信息進行推算變形數據以及提供改正的變形參數，并且將生成的數據反饋給注入站，進而推算監測站和GPS的反饋數據并將相關的監測數據反饋給導航電文，生成具體的監測數據和信息。

1.2 GPS變形監測數據分析原理

對于GPS的變形監測的原理，應該進行簡單的分析，只有了解了GPS工作的原理才能很好的進行GPS的應用和管理。首先GPS通過通過監測站接受數據，然后數據通過主控站的數據分析后，由數據傳輸系統傳輸到軟件部分進行預處理、基線解算和平差。GPS數據采集是系統采集的觀測原始數據，這些原始數據能夠反映出具體的變形量和變形深度，并且通過變形數據的具體反映能夠知道基坑變形的具體位置，這樣能夠很好的進行加固處理，保證變形不為的安全。GPS數據傳輸到檢測系統由檢測系統對收集到的數據信息進行處理，反饋到主控站，最后主控站將數據信息進行分析和判斷，得到變形的具體數據，反饋到數據傳輸系統傳到計算機在計算機上進行預處理和基線解算。在GPS數據處理的整個過程都是建立了數據采集和管理系統，多數的GPS接受導數據都是采集的數據記錄在接收機的內存模塊上，然后將檢測的結果記錄到相關的記錄系統最后形成具體的變形數量和深度以及相關變形的具體位置，以便進行修復。

2 GPS變形監測中的應用

在深基坑開挖的過程，應用GPS對基坑開挖后周邊建筑以及基坑周邊的土側壓力進行監控，針對深基坑開挖對GPS檢測方法的應用，GPS對于基坑邊形檢測具有精準度高和省時，需要的人力投入比較少的特點，我們考慮了檢測和監控的成本以及監控的準確度等問題，在傳統的檢測和監控技術中對于數據分析和采集不夠及時和準確，采用GPS監控監測技術來檢測變形量，實現了深基坑開挖監測數據的自動采集與無線傳送至遠程監控中心，并在遠程監控中心自動完成數據的解算與分析。比較以往的人工邊坡變形監測技術，GPS檢測技術具有觀測時間短、勞動量小、精度高、速度快等技術特點，在進行大型基坑開挖工作時，一定要實時監測基坑的變形量，對于基坑變形GPS檢測技術的應用是值得提倡和推廣的，在現代的技術中GPS技術的應用在很大的程度上解決深基坑變形觀測，對于基坑開挖過程中出現的問題能夠及時的整改和處理，保證了基坑開挖的安全性和可操作性。下面就是在深基坑開挖過程中在基坑周邊設置的監測點得到的監測數據和分析結果。

我們對深基坑周邊的變形及土壓力進行檢測時，在基坑的周邊布控監測點，對每個監測點布置檢測設備，對基坑周邊的土側壓力以及變形情況進行實時監測，對于檢測的數據具體如下表。

通過數據監測的分析我們可以得到基坑開挖的過程中對周圍建筑物的影響依據上述數據得知，隨著基坑的開挖深度的增加，無論先開挖哪一段基坑，在開挖另一段基坑時，沉降曲線出現平緩現象，沉降量變化放慢，說明一段基坑開挖結束，而另一段基坑在開挖深度不大時，開挖對建筑物的沉降能夠起到一定的緩和作用。隨著基坑開挖的深度增加，各監測點的沉降量整體出現變大的趨勢，這與實際工程相符。

3 GPS在變形監測中的特點

GPS技術在變形監測中的應用是測量技術和監控技術的一次相對比較重要的發展和技術進步，GPS的精準度比傳統的檢測技術的精度高三倍。目前，GPS技術已經成為檢測深基坑邊形的相對比較有效的手段，我國在90年代就建立了監測網對深基礎施工對周圍建筑物的變形進行實時檢測，通過檢測得到基坑開挖過程中周圍建筑物的變形量。下面我們就介紹一下GPS技術的特點：GPS檢測站不需要通視就可以進行有效的檢測，傳統的檢測技術需要監測點之間的通視才可以進行，無需通視就是GPS檢測技術的不可多得的技術特點，GPS的這個技術特點使得檢測的范圍變得更加的廣泛。GPS檢測的結果比較精準，可以全天候的檢測，操作簡便，易于實現監測自動化、勞動量小、速度快。GPS檢測可同時提供監測點的三維位移信息。在運用傳統方法進行變形監測時，平面位移和垂直位移是采用不同方法分別進行監測，這樣不僅監測的周期長、工作量大，而且監測的時間和點位也于垂直位移測量。

4 結束語

隨著科學技術的發展，GPS技術已經在我國的很多領域得到廣泛的應用，GPS的已變形檢測技術的使用，在很大的程度上提高了變形監測的精準度和減少了檢測的時間和投入的人力，這樣在很大程度上節約成本，在進行GPS技術應用的過程中，我們還應該了解GPS的原理和工作的過程以及相關的技術特點，只有充分的了解GPS的技術特點才有可能很好的掌握相關的技術。現在，對于GPS技術的掌握研究不是很深入，在以后的工作過程中，我們應該加大研究的力度，對于GPS的檢測領域應該推廣到更廣泛的范圍內，使得各個領域都能夠應用GPS技術。在現代科學技術的不斷進步的情況下，GPS技術的其他領域的應用應該很快就會得以實現，對于GPS在變形監測中的相關應用是檢測技術發展到今天的必然結果，現在在進行深基坑開挖以及基坑周邊建筑物的變形監測都是用的比較先進的GPS技術，這種技術的特點符合目前需要，需要成本的控制以及監測的精準度。GPS檢測技術的發展也是我國經濟發展的結果，對于GPS技術的應用也是檢測技術發展的一個具體體現，在今后的發展過程中GPS技術一定會更上一層樓，對于應用過程出現的缺點，我們應該及時的發現及時進行研究，找到GPS技術的關鍵環節進行逐步的研究，使得我國的GPS技術能夠達到世界水準，我國的監控技術也能夠與世界接軌，GPS技術能夠在更加廣闊的領域得到應用和發展。

參考文獻

[1]黨亞民，秘金鐘，成英燕.全球導航衛星系統原理與應用[M].測繪出版社，2007.

[2]黃聲亨，尹暉，蔣征.變形監測數據處理[M].武漢：武漢大學出版社，2003.

[3]胡友健，梁新美，許成功.GPS變形監測技術的現狀與發展趨勢[J]，2006，（9）；31-36.

[4]Mattin Vermeer. review of the GPS deformation monitoring studies[M].

[5]H.Hartinger and F.K.Brunner.Development of A monitoring System of landslide Motions using GPS，Proc.9th， FIG， Symp，on Deformation monitoring，Oisztyn；29-38.

[6]胡友健，梁新美，許成功.論GPS變形監測技術的現在與發展趨勢[J].測繪科學，2006，31（5）：155-157.