邊坡變形監(jiān)測中GPS技術(shù)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理分析

張理亞

（廣州亞奧建設(shè)工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，GPS技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了各個領(lǐng)域中，但采用GPS技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測的過程中容易受到粗差的影響。因此在采用GPS技術(shù)的過程中采用安穩(wěn)分析的理論做好分析和推導(dǎo)工作，并根據(jù)最大的位移向量方法將整體的計算程序進(jìn)行簡化，能有效的推升監(jiān)測的穩(wěn)定性。基于此，本文根據(jù)當(dāng)前GPS技術(shù)的發(fā)展情況，將其合理的應(yīng)用到變形邊坡道路的監(jiān)測工作中，并采用科學(xué)合理的數(shù)據(jù)處理方式和監(jiān)測方式，進(jìn)而為檢測出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，提供有利的幫助。

1.邊坡變形監(jiān)測中GPS技術(shù)的應(yīng)用概念

1.1 常規(guī)的GPS技術(shù)變形檢測方法

可將常規(guī)的GPS技術(shù)檢測方法分為相對定位和絕對定位兩項。第一，相對定位，又可將其稱為差分定位，采用兩臺或者兩臺以上的GPS接收機(jī)，分別將其安置在基線的端點位置并同時觀測四顆以上的相同衛(wèi)星，通過數(shù)據(jù)處理的方式，得出基線端點位于協(xié)議地球做標(biāo)系上的三維標(biāo)差，如果知道一個點的坐標(biāo)就能得出另外一個點的坐標(biāo)。第二，絕對定位。可將相對定位稱之為單點定位，這種定位方法是采用一臺GPS接收機(jī)，觀測四顆以上的衛(wèi)星，在觀測的過程中能將接收機(jī)上的天線中心三維坐標(biāo)確定下來。該檢測方案監(jiān)測的精確度大約在數(shù)米到幾十米左右。GPG技術(shù)在檢測變形的邊坡道路獲得了一定的成果，通過實踐表明，變形測量采用GPS技術(shù)是一項可行的辦法。

1.2 GPS一機(jī)多線的方法

采用該方法主要是為了解決應(yīng)用GPS工程檢測時存在的問題。采用一個GPS接收機(jī)，就能接收多個GPS天線傳輸來的信號，能有效的實現(xiàn)使用一個天線能替代一個精確度較高的GPS 接 收機(jī)，使用這種檢測方法能降低檢測成本，這為邊坡變形檢測、大壩安全檢測等工程創(chuàng)造了有利的條件。GPS的一機(jī)多線控制器進(jìn)行變形監(jiān)測的原理為圖1，其主要由以下幾個部分組成，①數(shù)據(jù)的處理中心②數(shù)據(jù)傳輸③GPS多線控制器④天線陣列⑤野外供電系統(tǒng)⑥基準(zhǔn)站。

圖1 GPS技術(shù)一機(jī)多線監(jiān)測系統(tǒng)的工作原理

其中數(shù)據(jù)處理中心包括①微機(jī)總控②數(shù)據(jù)處理③數(shù)據(jù)管理④數(shù)據(jù)分析。該監(jiān)測系統(tǒng)主要采用VC++或者高級的編程語言，設(shè)定較好的人機(jī)界面。如果該系統(tǒng)完成安裝后，在中心位置能夠?qū)崿F(xiàn)全天二十四小時實時監(jiān)測。相關(guān)技術(shù)人員可以不到現(xiàn)場，在辦公室就能了解現(xiàn)場的實際情況完善數(shù)據(jù)進(jìn)程，可實現(xiàn)自動采集、讀取、儲存、發(fā)送和管理。在數(shù)據(jù)處理中心當(dāng)中的另外一個功能是安全監(jiān)控的綜合性分析工作，通過將現(xiàn)場傳輸過來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理、計算及分析的方式，進(jìn)而做出預(yù)測和預(yù)報工作。

2.邊坡變形監(jiān)測中GPS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

2.1 濾波及邊緣處理

通過分析小波函數(shù)的定義得知，起初產(chǎn)生函數(shù)時，應(yīng)用的函數(shù)會在正負(fù)無窮的區(qū)間內(nèi)，但在實際問題上一定的時間內(nèi)，很少產(chǎn)生會出現(xiàn)邊緣的條件。解決邊緣問題時，一般會采用補(bǔ)零延拓、對稱延拓函數(shù)差值延拖邊緣的模式。如果信號有限，則小波函數(shù)和小波的分析尺度會形成在此區(qū)間內(nèi)，另外在受到構(gòu)造過程的相關(guān)影響，小波涵蓋邊界的條件。

完成信號的采樣后，能夠獲得到多個有限的頻帶，可通過將所有信號安置到特定的區(qū)間頻率上進(jìn)行處理。其中會用到信號分解的方式，通過信號分解能將所有采集到的不同類型的信號分成不同種類，分別將其分為高頻和低頻的部分。可根據(jù)實際情況的需要，采用分解的方式，對低頻位置進(jìn)行次分解處理，此外可合理的采用小波分解的方式來分解高頻的位置，將其中的混合信號合理的解決，確保所有的子信號頻率都不同，因此可將小波分解法，廣泛的應(yīng)用到處理不容的信號中。

2.2 RTK技術(shù)的融入

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使RTK技術(shù)已經(jīng)不同程度的與GPS技術(shù)融合在一起，將兩種技術(shù)合理的融合在一起來進(jìn)行邊坡監(jiān)測，在其應(yīng)用和推廣時取得了一定的成效，合理的控制監(jiān)測的誤差。例如道路邊坡施工的過程中，融合RTK技術(shù)和GPS技術(shù)進(jìn)行勘測定界工作，然后再準(zhǔn)確的將位置確定下來，可將土地的適應(yīng)范圍更好的確定下來，再計算占地面積。在一般情況下，在測量土地的實際面積時，實際上RTK技術(shù)就是GPS技術(shù)的一種延伸技術(shù)，不僅能將地面的面積精確的計算出來，也能合理的檢驗和審核結(jié)果的準(zhǔn)確度。將RTK技術(shù)合理的融入變形邊坡道路的檢測中，能夠幫助檢測工作到來便利，并且檢測的精確度也得到了一定的提升。此外，GPS技術(shù)融入RTK技術(shù)，在檢測邊坡的動態(tài)工作中得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸將傳統(tǒng)的建議補(bǔ)測、平板儀的補(bǔ)測方法進(jìn)行取代，這種檢測時段不僅促使變形邊坡檢測的效率和速度得到了顯著的提升，也節(jié)約了檢測變形邊坡道路的人力、物力、財力的成本投入。

2.3 小波分解

2.4 采用小波分析法

用GPS技術(shù)監(jiān)測時，發(fā)射以及接收GPS信號的整個實施過程，會受到噪聲以及周圍復(fù)雜聲音的影響，其會影響到監(jiān)測數(shù)值的精確度和準(zhǔn)確性，因此應(yīng)該合理的處理GPS監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息，來準(zhǔn)確的獲得監(jiān)測的序列，由于在監(jiān)測的過程中噪音頻率相對較高，因此可采用變換小波的方式合理的控制信號將控制在0的位置。控制信號中針對沒有實際意義的位置，要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行小波重構(gòu)處理，確保去噪工作能夠有序的開展。在一般情況下，小波分解的去噪方式，一般會分為以下兩個環(huán)節(jié)。

第一，采集原始數(shù)據(jù)做好預(yù)處理工作，從所采集的信息數(shù)據(jù)的特點出發(fā)，將各個不同類型的小波進(jìn)行綜合處理，然后選擇出最適宜的小波類型，確定分解的層次，然后運用小波分解的方式哦處理數(shù)據(jù)信號，即將所有高頻系統(tǒng)的闕值消除掉，然后在通過設(shè)定絕對值的方式處理所有尺寸的高頻系數(shù)。

第二，將所有尺寸的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)處理，如果f（x）是監(jiān)測點變形數(shù)據(jù)的橫列，解題時采用Mallat的分解方式處理數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的頻率差異將數(shù)據(jù)劃分為不同的部分，進(jìn)而得出f（x）=Df（x）+Af（x）.演化公式，計算投影。小波的函數(shù)對應(yīng)著帶通濾波器、尺度函數(shù)對應(yīng)著低通濾波器。在對其解答的過程中，分解師會將其中的噪音序列采用分解的式的手段，將其帶入到不同的頻率中，在對其進(jìn)行重構(gòu)時，可將高頻的細(xì)節(jié)設(shè)置為0，得出重構(gòu)，將變形序列進(jìn)行去噪處理，進(jìn)而可提升數(shù)據(jù)信息處理結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性，得出的數(shù)據(jù)能更好的為相關(guān)工作人員服務(wù)，合理的控制邊坡變形，提升道路的安全性，使得人們的日常出行，更加的安全。

3.總結(jié)

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，促使GPS 技術(shù)得到有效的提升。對于道路的邊坡監(jiān)測信息的分析，合理的將 GPS 技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測道路邊坡，可以避免監(jiān)測時的弊端。所以，當(dāng)前已將GPS 技術(shù)廣泛的應(yīng)用到監(jiān)測道路邊坡變形的工程當(dāng)中。但如果采用 GPS 技術(shù)會對對測量的工程人員提出更高平的要求，工作人員應(yīng)該不斷提升檢測效率，并完善和改進(jìn)監(jiān)測方法。本文對GPS技術(shù)應(yīng)用帶檢測變形邊坡的實際工作中，合理的采用小波分析的處理方式，處理 GPS 監(jiān)測點的變形信號，此外由于采集信號時會產(chǎn)生一定的噪音，因此應(yīng)合理的采用小波分析技術(shù)能做好去噪工作，確保重建工作能夠正常開展，更好的提升 GPS 所監(jiān)測出數(shù)據(jù)的精確度，為了能夠更好的為邊坡監(jiān)測工作服務(wù)，確保變形邊坡監(jiān)測的工作質(zhì)量，進(jìn)而對日后的相關(guān)檢測工作的合理開展，給予一定的指導(dǎo)建議。