探析gps测量在变形监测中应用

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1、探析GPS测量在变形监测中应用摘要：GPS测量技术以其测站点之间无需通视、全天候观测、提供三维信息、测量范围大等特点在社会各领域中被广泛使用。本文结合多年的工作经验，探讨GPS测量在变形监测中的运用。关键词：GPS；变形监测；测量中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：近年来，随着科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对生产安全、生产效率的要求也越来越高。如果仍然使用传统测量方法，不仅工作量大，而且定位精度也很难达到要求。GPS全球定位系统作为一种全新的现代空间定位技术，逐渐取代了常规的光学和电子测量仪器。GPS测量技术以其测站点之间无需通视、全天候观测、提供三维信息、测量范围大

2、等特点，已成为现代测量的主要技术手段。7GPS不需要各种点（基准点、监测点）之间通视，测量范围也不受限制，同时具有高速数据采样率，使其在工程变形监测方面，具有独特测量优势。比如对于滑坡体较大通视条件差或大的露天矿边坡，很难找到通视的基准点，采用GPS监测时，基准点就可以选在远离变形区，而不是否通视。对于海上勘探平台沉陷监测、城市地面沉陷监测，采用传统的水准测量方法无法实现或作业强度很大，采用GPS可以降低劳动强度，而且可以直接利用大地高计算沉陷量，使观测结果的精度不受损失。利用GPS数据的高采样率，可用于高耸建筑物的风振监测、桥梁的振动监测，尤其是5公里以上特长桥梁。1.GPS变形监测作业

3、方式GPS用于变形监测的作业方式可分为周期性和连续性两种模式。当变形体的变形速率相当缓慢，在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时，可利用GPS进行周期性变形监测，监测频率视具体情况可为数月、一年或甚至更长时间。连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据系列，此时监测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。周期性模式采用GPS静态相对定位的测量方法。该测量模式成本低，一般监测采用该模式。比如目前三峡库区滑坡、李家峡水电站滑坡，龙羊峡水库近岸滑坡等监测工程中均采用该模式。7连续性监测模式，对自动化要求高，数据采集周期短的监测项目采用。对于卫星观测条件好的监测工程，比如

4、桥梁、高层建筑物等的动态监测中，GPS正逐渐取代加速度计、激光干涉仪等动态监测设备。在虎门大桥、深圳帝王大厦、隔河岩大坝外观变形监测均采用该模式。该模式可实现24小时的连续观测，使监测工作实现完全自动化，使监测、监控、决策实现远距离控制，建立无人值守的监测系统。由于该模式要求GPS接受设备必须永久固定在变形点成本较高。另外，根据变形体的不同特征，GPS连续性监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测，一般要求变形响应的实时性。为解决限制连续性监测模式应用的高成本，香港理工大学、河海大学的专家开始提出和研究基于一机多天线的自动化监测技术。利用若干GPS天线和具有若干通道的微

5、波开关，相应的微波开关控制电路及1台GPS接收机组成一机多天线系统。最新系统将控制电路板、GPS接收机（OEM）板集成在工业控制计算机中。2.GPS在变形监测中的测量方法根据监测对象及要求不同，GPS在变形监测中可采用的测量方法分为静态测量法、快速静态测量法和动态测量法三种。7静态测量法是把多于3台GPS接收机同时安置在各观测点上同步观测一定时段，一般为1小时～2小时不等，构网用后处理软件解算基线，平差计算求观测点的三维坐标。静态测量法精度高，一般水平精度优于3mm，垂直精度优于5mm。比如，隔河岩大坝应用广播星历1～2小时观测资料解算监测点相对于基准点的水平精度优于1.5mm，垂直精度优

6、于1.5mm；6小时资料解算水平精度优于1mm，垂直精度优于1mm[6]。GPS基准网，一般应采用静态测量方法，当基准网的边长超过10km，要考虑基准网的起算点与国际IGS站联测，基线向量解算时采用精密星历，以提高基线解算的精度。快速静态测量法，适用于对监测点的观测。方法是把两台GPS接收机安置在基准点上固定不动连续观测，另1台以上GPS接收机在监测点上移动，每次观测5～10分钟(采样间隔为2秒)，经事后处理，解算出各监测点的三维坐标。若基准点至监测点的距离在3公里范围之内，监测精度为水平位移±3mm～±5mm，垂直位移±5mm～±8mm。若距离大于3公里，水平精度为5mm+1ppm

7、226;D，垂直精度为8mm+1ppm•D。由于快速静态测量法测量时间短，选择最佳观测时间段对保证观测精度至关重要。动态测量法又分准动态测量法和实时动态测量方法。准动态测量法，把一台GPS接收机安置在一个基准点上，另一台GPS接收机先在另一基准点上观测5分钟(采样间隔为1秒)，在保持对所测卫星连续跟踪而不失锁的情况下，在各监测点上停留2～10秒钟。经事后处理，精度可达1～2cm。7实时动态测量方法又叫RTK方