GNSS技術在變形監測中的應用

摘 要：隨著科學技術的快速發展以及經濟建設的實際需求，GNSS以其精度高、全天候、高效益和自動化等優點，在測量領域的各個方面都得到了廣泛應用。文章主要探討了GNSS技術在變形監測中的應用，結果表明GNSS技術顯示其強大的優越性。

關鍵詞：GNSS技術；變形監測；精度

1 概述

變形監測就是利用先進的儀器設備和測量方法對變形體發生的形態變化現象進行監測，同時對變形體的變形形態進行數據分析、統計和預測等工作。變形監測研究首先要得到及時精確的變形數據信息，并且盡可能地通過這些數據信息來分析研究變形的內在規律、變形機理和外界影響，從而達到對變形體變形的影響進行預測、預報的作用。但是要對變形監測進行及時準確的預測預報，就需要高精度、實時化的變形監測系統。而GNSS技術是一種可實現遠程自動化測量的高精度的變形監測技術。GNSS的全稱是全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指所有的衛星導航系統，包括中國北斗系統（BDS）、美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統和歐洲Galileo系統等全球的、區域的衛星導航系統。由于GNSS技術具有全天候、全時域、定位精度高、測量時間短、測站之間無須通視和可同時測定點位的三維坐標等優點。近年來，我國GNSS對地觀測技術發展迅速[1-2]，目前主要應用于大地測量、變形監測、地震地質和地球動力學研究等方面，并取得了良好的效果。文章主要以GNSS技術在變形監測中的應用進行了探討。

2 GNSS技術與傳統變形監測技術的比較

變形監測與其它測量項目的最大不同之處就在于重復觀測，變形監測是可以根據重復觀測成果的差別分析出被監測對象的變形信息進而預測預報的。目前工程項目上常用的變形監測技術有大地測量和GNSS技術兩種。大地測量法使用的儀器設備主要有：經緯儀、水準儀、測距儀、全站儀。GNSS技術使用的儀器設備GNSS接收機。大地測量法主要包括水準測量、交會測量和三角測量等多種方法，是一種成熟的變形監測手段，其主要特征是可以利用傳統的測量儀器，理論和方法比較成熟，測量數據可靠，觀測成本相對較低。GNSS技術在工程變形監測領域的優勢見表1。

由表1可以看出，在工程變形監測中，GNSS技術具有許多傳統大地測量不可比擬的優越性，因此該技術在變形監測中有很廣闊的應用前景。

3 GNSS技術在工程測量中的應用

GNSS技術在變形測量中應用廣泛，涉及各個層面、不同環節之中，下面就GNSS技術主要在工程測量中的實際應用情況進行簡單的闡述。

3.1 在定位測量中的應用

GNSS定位測量，在工程上主要應用于控制網的建立和位移檢測等，一般需要設置兩臺或者是兩臺以上的GNSS接收機進行衛星信號的接受，然后技術人員對所接受的衛星數據進行分析處理，就可以取得控制點的精確三維坐標。由于GNSS定位測量精度高，不易受氣候影響，觀測點不存在必須通視的限制條件，觀測速度快等優點，使得工作的效率得到很大的提升，因此GNSS技術在工程測量中的應用領域很多，如鐵路、公路的線路勘測和隧道、橋梁和房屋工程的建設勘測等[3-4]。實際監測表明，相比傳統的工程定位測量，GNSS定位技術進行精密工程測量和大地測量時，其平差后控制點的平面位置精度至少可達到1mm～2mm，高程精度可達到2mm，其專業的處理軟件可對數據自動結算處理，得到的監測點為實時的毫米級坐標值。這些大大提高了測量的精度和準確性，降低了測量難度，提高了工程的工作效率和測量成本。

3.2 在變形監測中的應用

GNSS技術在變形監測上主要是應用于高層大樓、水庫大壩、大橋等建筑物的安全監測及工程基坑沉降、位移和傾斜等狀況[5]。如我國的三峽工程是世界規模最大的水利工程，通過三峽庫區建立的GNSS自動化變形監測系統，取得了三峽庫區的沉降、滑坡等變形信息的監測資料，這對三峽大壩及庫區的安全有重要的意義[6-7]。由于GNSS技術具有亞mm級的高精度、全天候觀測、測站間無需保持通視、可同時測定點的三維位移和易于實現全系統的自動化等優點。因此，GNSS技術在變形監測中得得到越來越多的應用，尤其是在大型工程使用上備受青瞇。

4 結束語

GNSS以其實時、高精度、全天候、不受通視條件限制和自動化觀測程度高等優點，為實現工程和地殼形變及災害變形監測中的應用提供了高質量的保證，實踐證明，GNSS在變形監測中的應用是一種值得采用的有效手段，這對彌補傳統的監測方法的不足有重要意義。隨著我國北斗導航定位系統的投入使用與完善，GNSS技術在我國國民經濟建設中必將有更廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]徐偉聲.GPS在工程變形監測中的應用[J].湖北民族學院學報，

2009，27（1）：110-111.

[2]蘇建鋒，薄萬舉.高噪聲背景下GNSS垂向分量應用探討[J].地震，2016，36（1）：106-116.

[3]毛明江.GNSS技術在武漢市龍陽大道改造工程中的應用[J].測繪地理信息，2015，40（3）：90-92.

[4]趙雪云.徠卡GNSS在高層建筑施工測量中的應用[J].施工技術，2014，43（7）：114-117.

[5]蘇建鋒，張東濤.天津某深基坑現場監測實例分析[J].施工技術，2015（S2）.

[6]管國斌.全球定位系統（GPS）在工程測量中的運用[J].中國科技信息，2007，24：38-40.

[7]張傲，鮑志雄，林國利.GNSS導航技術在精準農業中的應用[J].科技創新與應用，2015，13：289-290.

作者簡介：張慶斌，工程師。