GPS技术变形监测技术

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1、基于GPS技术的变形监测技术研究摘要：该文基于笔者多年从事GPS技术应用的相关工作经验，以GPS监测技术为研究对象，论文首先分析了GPS的工作原理，进而探讨了GPS测量的特点，在此基础上，笔者给出了典型滑坡GPS监测网的设计方案，最后详细探讨了GPS监测网的监测成果，成果证明，该文提出的典型滑坡监测的设计是科学的，相信对从事相关工作的同行能有所裨益。关键词：GPS滑坡变形监测设计中图分类号：P228文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）06（b）-0032-02滑坡属于一种严重的自然地质灾害。每当

2、滑坡发生时，都会对人民的生命和财产造成巨大的损失，所以建立安全可靠的滑坡监测显得非常重要。滑坡变形监测工作是对滑坡关键部位进行连续监测，为评估其稳定性、耐久性和可靠性提供有价值的信息。以往滑坡监测方法是用常规大地测量方法，平面位移采用经纬仪导线或三角测量方法，高程用精密水准测量方法。20世纪80年代中期出现全站仪以后，利用全站仪导线和电磁波测距三角高程方法进行变形监测。随着GPS技术的发展以及在各种工程中越来越多的应用，利用GPS技术对滑坡动态监测也日臻成熟，在大面积的滑坡监测研究中显示出巨大的应用潜力。1GPS

3、的工作原理GPS系统由3部分组成：空间部分，地面监控部分和用户接收设备部分。GPS卫星星座由24颗高约20200kg的卫星群组成，其中21颗工作卫星和3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每颗轨道4颗卫星。各轨道平面与地球赤道面的倾角为55°，各轨道平面之间的交角为60°，卫星运行的轨道周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线上可以接收4到11颗卫星发送出的信号。空间部分的功能是主要执行地面监控站的指令，接收和储存由地面监控站发来的导航信息；同时向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信

4、息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。GPS定位过程中，存在着三部分误差：一部分是对每一个用户接收机公有的，例如，卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差，第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多路径效应等。利用差分技术，第一部分误差基本上可以消除，第二部分误差大部分可以消除，其主要取决于基准接收机和用户接收机的距离，第三部分误差则很难消除。数据处理在滑坡GPS监测过程中是一项关键的步骤，众所周知单基线解算的算法简单，但

5、由于其解算成果无法反映同步基线间的误差相关的特性，不利于后面的网平差处理，一般只用在普通等级GPS网的测量中；多基线解算由于在基线解算时顾及了同步观测基线间的误差相关特性，因此在理论上是严密的。2GPS测量的特点GPS测量与传统测量方法相比较，其主要优点为：（1）测量精度高：GPS观测的精度明显高于一般常规测量，在小于50km的基线上，其相对定位精度可达1×10-6，在100～500km的基线上可达10-6～10-7。（2）测站间无需通视：GPS测量不需要测站间相互通视，控制网不要求保障良好的几何结构，能根据实际

6、需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。（3）观测时间短：随着GPS测量技术的不断完善，软件的不断更新，在进行GPS测量时。静态相对定位每站仅需20min左右，动态相对定位每站仅需1～2s。（4）仪器操作简便，自动化程度高：目前GPS接收机自动化程度越来越高，操作智能化，观测人员只需对中、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动观测和记录，野外测量工作轻松愉快。（5）全天候作业：GPS卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地点连续进行观测，一般不受天气状况的影响，这一点也是常规测量无法比拟的。

7、（6）提供三维坐标：GPS测量可同时精确测定测站点的三维坐标，其高程精度已可满足四等水准测量的要求。3设计GPS测量获得的是GPS基线向量，是WGS-84坐标系中的三维坐标差，而实际需要的是国家坐标系或地方独立坐标系的坐标，所以在GPS网的设计时要明确GPS成果所采用的坐标系统和起算数据，即明确GPS网的基准。GPS监测网的基准包括位置基准、方位基准和尺度基准，而基准设计实质上主要是指确定监测网的位置基准问题。对于滑坡监测的高程网来说，则至少需要一个高程起算点解决高程基准问题。GPS变形监测网坐标系统选择WGS-

8、84坐标系。在进行基准设计时，最好能联测至少一个测区附近高精度的GPS点（A、B、C级点等），保证滑坡监测网达到D级，确保GPS网点的位置基准达到毫米级精度，能有效提高GPS基线解算精度。滑坡监测网的技术设计既要依据GPS测量规范和规程，如：《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001等，又要依据工程测量规范、各部门制定的规程以及滑坡监测任务书。其网形设