GPS定位技術在變形監測中的應用研究

馬龍祥

（安慶市城鄉規劃設計研究院有限公司，安徽 安慶 246000）

0 引言

變形監測技術研發和應用的過程中對土地實際使用情況有著十分重要的調查作用，不斷提升變形監測技術最終結果的精準程度也可以有效提升土地的綜合利用效率。因此，在變形監測工作進行的過程中，相關工作人員需要不斷提升監測精準程度。雖然變形監測技術的操作并不復雜，但是想要切實提升變形監測的精準程度，保證精準程度符合實際使用要求，還是具有一定的難題。現階段，變形監測技術中心，多數都會使用GPS技術對各種問題進行改善和解決，不斷降低人工成本地投入，并且提升監測精準程度。但是因為我國的GPS定位技術應用時間較短，在實際使用的階段中依然存在許多問題和不足之處，所以需要不斷對影響變形監測精準程度的各種因素進行分析。

1 GPS定位技術的相關概念

GPS定位技術也可以稱為全球定位技術，主要是利用導航衛星開展監測工作，在變形監測工作開展的過程中，需要利用衛星進行定位，主要的測量是信號接收機與GPS衛星之間的有效距離。測量接收機可以對距離進行有效的定位，在實際工作的過程中，需要使用四顆或者四顆以上的衛星進行定位，這也就需要在準備階段中對測量時間進行預留，然后在對數據信息進行深入全面的研究之后就可以得到最終的三維坐標測量結果[1]。

在變形監測工作開展的階段中，GPS定位技術應用主要具有4個方面的特點。

（1）GPS定位技術在實際定位的過程中具有較高的精準程度，能夠在5萬米的范圍內使用GPS定位技術，并且定位誤差可以控制在規范要求的5m范圍內。

（2）GPS定位技術在進行觀測的時候不會浪費多余的時間，可以在15min以內對2萬m范圍內的靜態物體進行定位，針對不同點位可以隨時進行更換和調整，同時觀測時間只需要3s。

（3）GPS定位技術在實際定位的過程中，兩個測量站只需要在利用GPS定位技術開展測量工作的時候，保證測量站上方空間寬闊即可，不需要像傳統測量技術中一樣，將兩個測量站進行連接。在GPS定位技術地應用，還能夠減少變形監測中所需要的成本投入。

（4）GPS定位技術的操作較為簡便快速隨著科學技術的不斷進步，GPS定位技術也在不斷完善，接收機的體積逐漸微型化，更加方面在野外開展的各類變形監測工作。由此可以發現，技術在實際應用的過程中，不僅能夠節約成本和資源的投入，還能夠有效保障工作人員的安全[2]。如圖1所示。

圖1 GPS定位技術在變形監測中的應用

2 GPS定位技術中影響監測精準度的因素

2.1 GPS衛星影響因素

GPS定位技術主要會受到衛星的影響，并且衛星影響是主要的影響因素，其中星歷誤差、衛星鐘誤差以及衛星信號發射天線的中心誤差，都會對最終監測結果精準度造成直接影響。

2.1.1 星歷誤差

在變形監測工作中，星歷能夠在某一個特定時間段內為工作人員提供數據信息，并且工作人員能夠根據星歷所提供的數據，對衛星的具體位置進行詳細的計算和分析，但是如果在這個過程中星歷出現誤差情況，那么工作人員所計算的衛星位置必定會與衛星實際位置存在嚴重偏差，這樣的誤差也會影響變形監測的精準度，造成后續工作中數值誤差問題不斷增加[3]。

2.1.2 衛星鐘誤差

衛星鐘是在測量工作進行的過程中所使用的一種對時間進行計算的設備，地面工作人員可以通過設備在不同區域內接收到衛星信號，并且接收信號的時間都會存在偏差，距離較近的位置對衛星信號接收時間較短，反之距離較遠對衛星信號接收時間就會較長。如果是在電磁波中，衛星信號是無法進行更改的，從衛星信號發出到最后被不同地區所接收，在此期間都會產生一定的時間差，這種情況就可以成為衛星鐘誤差。

2.1.3 衛星信號發射天線中心誤差

一般來說，衛星信號接收中心主要可以分成衛星信號實體接收中心和衛星信號接收電氣中心，妻子洪信號實體接收中心和信號接收電氣中心之間存在著一定誤差，這也是導致衛星信號發射天線中心出現誤差的主要原因[4]。

2.2 衛星信號傳播渠道的影響因素

GPS變形監測工作開展的過程中，經常會因為衛星信號傳播渠道地變化而受到影響，主要可以從3個方面得以體現。

（1）電離層會持續不斷地對電磁波產生折射反應，在折射的過程中，對電磁波所含有的電子數量以及頻率產生嚴重影響，導致最終精準度受到影響。

（2）GPS信號在實際傳播的階段中，流層中含有的部分因素會對最終結果造成影響，從而導致傳播速度出現轉變，導致最終精準度受到影響。

（3）在實際監測工作，信號接收設備經常會出現誤差情況，并且在折射以及信號接收的過程中，經常會受到外界環境因素影響，導致接收機設備受到影響，最終對變形監測技術的精準度造成影響。

2.3 衛星信號接收設備產生的影響因素

衛星信號接收裝備會對GPS定位技術精準程度造成直接影響，并且設備與標準時差存在一定的誤差情況，衛星信號接收設備中的硬件設備和軟件設備在實際工作的過程中，如果無法保證持續的穩定，那么也必定會對技術的精準程度產生嚴重影響。在變形監測工作開展的時候，GPS信號接收設備如果位置擺放不夠合理，對測量精準程度造成的影響較為嚴重。一般的情況下，產生誤差的影響因素主要是天線擺放位置誤差與中誤差的情況，衛星信號在接收的時候一旦設備出現問題，也會對最終測量技術的精準程度造成影響。除此之外，在實際測量工作開展的時候，只能對一些細小的信息進行觀察，信息接收的實際效果不夠良好，這樣也會對后續工作地開展造成嚴重的影響，需要工作人員加以重視[5]。

3 有效提升GPS定位技術精準度的有效解決措施

針對上文所述的對GPS定位技術精準度造成影響的因素，在實際測量工作開展的階段中，想要更好地提升變形監測的精準程度，就需要在GPS定位的時候減少誤差，使用科學合理的技術提升GPS定位技術的精準度，改善上述的問題，進一步提升GPS定位技術的質量和效率，本文主要從以下兩個方面來對提升措施進行分析與研究，希望能對今后GPS定位技術的發展奠定扎實基礎。

3.1 改善GPS定位技術的硬件設施

在GPS變形監測工作開展的階段中，必須要使用規格和技術含量較高的接收機設備，確保能夠精準的對土地坐標進行定位。如果在土地測量工作進行的階段中，測量基線邊長大于10km，那么在工作中需要選擇雙頻模式的接收機開展測量，這樣能夠避免測量精準度受到電離層延遲帶來的影響，還能夠縮短動態測量或者靜態測量數據接收的時間，有效地提升土地測量工作的效率和質量。如果基線邊長不足10km的情況下，就可以選擇單頻模式的接收開展工作，因為不需要性能較強的微處理器，在實際工作中也不會出現較大的功率和故障事故，單頻模式的接收機適應性也較強，因此在土地測量工作中受到工作人員的環境[6]。除此之外，在土地測量工作開展的過程中，相關工作人員需要注意對機械設備的檢查和維護工作，對接收機的各項性能和基本特征進行全面地檢查，避免出現故障事故。根據檢修與養護記錄，對經常會出現故障點額部位進行注意的排查，例如衛星鐘誤差、接收線中心誤差等。

為了能夠更好地提升土地測量工作的精準程度，在基本條件允許的范圍下，可以在測量區域內部設定多個基準點，并且將多個基準點的轉換系數與坐標系數進行統一，這樣能夠有效地保證在對監測點進行觀測的時候，選擇不同的基準點對坐標數據進行實時的測量，將不同的基準點的數值進行統計，最終選擇平均數值進行記錄。在各項條件允許的基礎上，還可以在多個基準點上同時建設基準站，流動站可以通過固定的基準站發射頻道信號，在對幾個基準站完成測量工作之后，需要對數據進行檢驗，從而有效地提升測量技術的精準程度。

3.2 改善GPS定位技術的有效措施

（1）對監測技術進行改善。由于我國監測工程的起步較晚，在實際工作的過程中，經常會因為工作人員的專業技術水平，導致最終監測結果產生偏差，這也在無形之中給GPS變形監測工作造成許多問題，降低變形監測工作的開展效率和質量。因此，為了能夠更好地提升變形監測工作的精準程度，需要對監測技術進行全面地改善，積極的選擇國外較為先進的監測技術，結合我國實際的發展情況，在變形監測工作開展的過程中，熟練地對技術進行應用，工作人員也需要發揮自身的創新能力和思考能力，在原有監測技術的基礎上不斷對技術進行創新和優化。除此之外，企業和部門需要加強對工作人員的培訓活動，定期開展技術講座和專業知識講授的培訓課程，加強對人才的引進，這樣才能夠更好地促進變形監測工程行業不斷進步和發展。

（2）加強對監測數據信息的分析和計算工作。在GPS變形監測工作開展中，會有各種數據信息的接收，加強對數據的分析和計算，保證計算過程的精準性，也是確保技術精準程度的有效手段。監測工作人員在接收到數據之后，需要利用計算機設備、大數據技術、云計算技術對監測數據進行分析，減少計算失誤導致定位不準確的情況發生。監測數據的最終結果對定位會產生嚴重影響，哪怕細微的偏差都會造成幾公里的定位誤差，所以加強對監測數據的計算和分析工作，嚴格按照標準計算方式對數據進行整理，嚴格對每一步計算環節進行控制，從而減少誤差。

（3）優化變形監測選擇點。在實際變形監測工作開展的過程中，任何一個環節出現誤差都會對最終結果造成嚴重的影響。因此，需要嚴格對監測地點和監測技術進行選擇，選擇較為合適的監測點，以此來提升監測技術的精準程度。通過嚴謹、精細的計算之后，選定山坡才能更好地對信號進行接收，并且接收機需要保證具有一定的角度。除此之外，為了能夠有效地降低信號傳播過程中誤差問題的產生，監測地點需要保證空曠性，避免周邊物體對電磁波造成影響，進一步提升監測數據的可靠性和精準性。

4 結語

在變形監測工作開展的階段中，會有較多的因素對監測精準程度造成影響，其中監測步驟、監測設備以及監測技術都是直接造成影響的因素，為了能夠進一步提升變形監測技術的精準程度，需要不斷對監測步驟進行優化，加強對監測設備的改進，對監測技術進行全面優化，確保GPS監測技術能夠不斷提升測量的精準程度，為后續工作的開展奠定良好的基礎。本文在對影響因素進行分析的過程中，找出有效提升監測精準度的有效措施，希望能夠為今后GPS定位技術的發展奠定基礎。