GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

陳偉

摘要：GPS也就是全球定位技術(shù)，通常在導(dǎo)航與定位上應(yīng)用廣泛，我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，GPS的應(yīng)用領(lǐng)域也在進(jìn)一步拓展，工程變形監(jiān)測中也常應(yīng)用到。其具有實時性、連續(xù)性、較高的觀測準(zhǔn)確率和自動化數(shù)據(jù)處理等特點。從當(dāng)前情況來看，GPS技術(shù)仍有許多可以提升的空間，本文主要介紹了該技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用以及注意事項供參考。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù);變形監(jiān)測;特點

地物在時間與空間上被一系列因素干擾而導(dǎo)致形狀、大小以及位移的改變而變形。變形容易引發(fā)一系列地質(zhì)災(zāi)害，對國家以及人民的日常生活造成程度不一的影響，GPS技術(shù)作為衛(wèi)星定位、導(dǎo)航技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)的結(jié)合，其能夠在很大程度上減少系統(tǒng)誤差而造成的影響，并使監(jiān)測的效率以及準(zhǔn)確性大大提高，當(dāng)前GPS技術(shù)在大地測量學(xué)和有關(guān)學(xué)科上被廣泛應(yīng)用，能夠體現(xiàn)出該技術(shù)的高效益以及高精度特點。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國越來越關(guān)注基礎(chǔ)建設(shè)與大型建筑物的建設(shè)工作，變形監(jiān)測工作也將被更多人重視。

1 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中應(yīng)用特點及途徑

1.1 GPS技術(shù)特點

GPS技術(shù)能夠給用戶帶來準(zhǔn)確的時間、速度以及三維坐標(biāo)等信息，它有著連續(xù)性、全球性以及時效性等優(yōu)勢，在各類工程檢測中應(yīng)用廣泛。該技術(shù)是通過控制系統(tǒng)、空間技術(shù)以及用戶部分構(gòu)成。是通過多顆衛(wèi)星且均勻分布于55°軌道，運行周期大約在12恒星時，向地球上的隨意地點提供實時全球性的定位導(dǎo)航?？刂葡到y(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)，控制衛(wèi)星軌道并給予GPS衛(wèi)星播發(fā)星歷，用戶部分通常包含有數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)接收機等一系列設(shè)備，能夠完成接收、轉(zhuǎn)換以及測量衛(wèi)星傳輸GPS信號且實現(xiàn)定位與導(dǎo)航。

1.2 GPS技術(shù)應(yīng)用途徑

應(yīng)用于變形監(jiān)測中，對比常規(guī)電子測量儀來說有著更大的優(yōu)勢，能夠連續(xù)、實時且高精度地完成自動監(jiān)測，效率與精度得到提升。常見的測量技術(shù)方式就是變形監(jiān)測，一般是測量變形體的狀態(tài)從而了解其具體的變形程度，完成荷載作用中的變形體檢測，通常來說，GPS技術(shù)變形監(jiān)測模式有兩個方面，分別是周期性與連續(xù)性，對于變形速度較慢的變形體適用周期性模式，一般在滑坡監(jiān)測上應(yīng)用廣泛，且監(jiān)測頻率能夠持續(xù)多年，對于GPS技術(shù)應(yīng)用方面，其一般體現(xiàn)在下面幾點上：橋梁健康的監(jiān)測，監(jiān)測橋梁變形的過程中，GPS技術(shù)能夠規(guī)避傳統(tǒng)測量的一系列不足之處，如高差以及距離方面的問題，在提升效率的過程中降低了外業(yè)操作量。對于大壩安全監(jiān)測，該技術(shù)通常監(jiān)測內(nèi)容包括有位移以及裂縫等，大壩受到嚴(yán)重水負(fù)載重壓的情況下發(fā)生變形，可能會出現(xiàn)潰壩風(fēng)險，要通過GPS技術(shù)長時間地展開變形監(jiān)測工作。對于滑坡的監(jiān)測，GPS技術(shù)具有較高的自動化程度，自行采集數(shù)據(jù)。對于高層建筑的監(jiān)測，由于監(jiān)測幾何尺寸非常大且環(huán)境復(fù)雜，那么需要具備更高的精度，對比傳統(tǒng)測量來看，能夠連續(xù)且實時地高精度定位測量，對動態(tài)特征能夠?qū)崟r地監(jiān)測。

2 GPS技術(shù)在工程變形監(jiān)測的應(yīng)用

2.1 基準(zhǔn)設(shè)計

通過基準(zhǔn)設(shè)計以及觀測手段來保障變形監(jiān)測的結(jié)果，一般來說，基準(zhǔn)設(shè)計分成兩類，分別是內(nèi)外部尺度基準(zhǔn)與位置基準(zhǔn)。以往測量手段被外界因素明顯干擾，測量的準(zhǔn)確性難以保障?；鶞?zhǔn)設(shè)計能夠很好地處理這個問題，保障數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性。另外GPS技術(shù)精準(zhǔn)度高的優(yōu)勢，速度快、效率高且準(zhǔn)確度高，能夠彌補傳統(tǒng)測量過程中精確度低的問題，進(jìn)而提升變形監(jiān)測技術(shù)的工作效率。

2.2 時段和周期的設(shè)計

分析整合工程變形速度與劇烈變化等一系列狀態(tài)能夠獲得合理的觀測周期，也就是設(shè)計工程變形監(jiān)測周期與時段，為了可以更好地保障變形監(jiān)測的精密性與準(zhǔn)確性。

2.3 圖形結(jié)構(gòu)強度設(shè)計

按照變形工程的基準(zhǔn)點、監(jiān)測點與變形點的控制位置布置狀態(tài)，包括獨立機選數(shù)量和連接形式，展開圖形結(jié)構(gòu)強度設(shè)計工作，先選擇網(wǎng)型結(jié)構(gòu)，再確定有效控制變形點、基準(zhǔn)點與基準(zhǔn)點間相互檢驗的詳細(xì)標(biāo)準(zhǔn)。再次，設(shè)計模型識別與參數(shù)識別，有效的設(shè)計能夠保護(hù)變形工程，并使模型監(jiān)測發(fā)現(xiàn)潛在變形因素的能力得到提升，進(jìn)而能夠?qū)ΠY下藥地預(yù)防并及時處理。

2.4 分析處理時段內(nèi)的數(shù)據(jù)

對比靜態(tài)定位，GPS在特定時段外業(yè)觀測測試對象，獲得有效數(shù)據(jù)后再通過數(shù)據(jù)分析與差分法分析兩點間的相對位置，導(dǎo)入已知數(shù)據(jù)對待定點的位置關(guān)系計算。連續(xù)監(jiān)測變形工作中，獲得實時性的數(shù)據(jù)，進(jìn)而設(shè)置變形模型，且對變形規(guī)律展開分析，獲取特點時間中更科學(xué)且穩(wěn)定的關(guān)系數(shù)據(jù)。GPS技術(shù)具有較強的實時性，能夠很好的分析形變的現(xiàn)勢性。

3 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中的注意事項

3.1 監(jiān)測中的誤差來源

在變形監(jiān)測工作中，會受到例如軌道、地球潮汐等多方面條件的影響，在監(jiān)測過程中可能產(chǎn)生一些誤差，一般表現(xiàn)在下面幾點：首先是衛(wèi)星軌道的偏差，也就是衛(wèi)星星歷真實軌道和衛(wèi)星真實軌道二者的偏差，是對精度造成影響的重要原因，可通過GPS跟蹤網(wǎng)獲取2cm精度衛(wèi)星軌道，其次是衛(wèi)星信號傳播方面的誤差，對流程折射與電離層折射會影響到GPS信號，在通過離地面高度為50-1000千米大氣層的情況下，許多正離子與自由電子會導(dǎo)致信號路徑出現(xiàn)扭曲。最后是接收設(shè)備的誤差，衛(wèi)星軌道衛(wèi)星質(zhì)點坐標(biāo)和測站中心有差異會影響到精度，在變形監(jiān)測工作中，可以利用觀測值求差來應(yīng)用相位中心變化帶來的影響。

3.2 監(jiān)測中的注意事項

在變形監(jiān)測中應(yīng)用GPS技術(shù)，需要具備較高的水平精度，因該技術(shù)會被各類客觀影響條件干擾而影響到測設(shè)，所以要確保三維測量，減少誤差，應(yīng)在變形測量過程中將負(fù)荷潮、地球潮汐考慮進(jìn)來，設(shè)置系統(tǒng)誤差模型且修正觀測量。另外加入對應(yīng)的未知參數(shù)，且對其求解，同步觀測值求差于衛(wèi)星與電離層模型方面。

4 結(jié)語

在工程變形監(jiān)測中應(yīng)用GPS技術(shù)不僅能夠使其優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，同時也能夠體現(xiàn)出該技術(shù)的特點與可適用性，不僅能夠在很大程度上提升變形監(jiān)測的工作效率，同時還能夠大大降低成本投入與勞動力的支出，所以就需要有關(guān)人員進(jìn)一步分析并研究探討GPS技術(shù)在工程變形監(jiān)測方面應(yīng)用的優(yōu)點與不足之處，推動該技術(shù)快速發(fā)展的過程中盡可能地降低其應(yīng)用于變形監(jiān)測工作中的缺陷，進(jìn)而使該技術(shù)的覆蓋面更加廣泛，提高工程建設(shè)的整體質(zhì)量，這就需要技術(shù)人員能夠順應(yīng)時代發(fā)展要求進(jìn)一步提高自身的專業(yè)知識技能并積極學(xué)習(xí)更多更新的GPS技術(shù)知識，使之能夠更好地應(yīng)用到自身的工作中來，同時還要注意變形監(jiān)測中的誤差來源，采取相應(yīng)的手段盡可能地降低誤差，進(jìn)而能夠更大程度地促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)加快發(fā)展并更好的服務(wù)于社會。

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