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GPS 技术在变形监测中的应用 郑增辉（河北天元地理信息科技工程有限公司 河北廊坊 065201） 摘 要 全球定位系统 GPS(Global Positiming System)，以其连 续、实时、高精度、全天候测量、自动化程度高以及能够全天候地连续 提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数，使其在变形 监测中的应用越来越广泛。本文主要讨论 GPS 技术在变形监测时的现 状、特点和作业方式、误差来源及减弱等方面的一些问题。 关键字 GPS，变形监测 0 引言 现实世界中许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系，例如地 震、溃坝、滑坡以及桥梁的垮塌等等，都是典型的变形破坏现象。因而， 变形监测研究在国内外受到了广泛的重视 。随着各种大型建筑的大量涌 现以及滑坡等地质灾害的频繁发生，变形监测研究的重要性更加突出， 推动着变形监测理论和技术方法的迅速发展。 现代科学技术的飞速发展，也促进 了变形监测技术手段的更新换 代。以 GPS、地面三维激光扫描为代表的地面测量技术，改变了经纬仪、 沉降仪、应变计等为代表的地下观测监测技术，正实现数字化、自动化、 网络化。全球定位系统 GPS 作为 20 世纪的一项高新技术,由于具有定位 969 速度快、全天候、自动化、测站之 间无需通视、可同时测定点的三位坐 标及精度高等特点,对经典大地测量 以及地球动力学研究的诸多方面产 生了极其深刻的影响,在工程及灾害监测中的应用也越来越广泛。 1 变形监测概述 1.1 变形监测的意义 在测量工程的实践和科学研究活动中，变形监测占有重要的地位。 工程建筑物的兴建，从施工开始到竣工，以及建成后整个运营期间都要 不断地监测，以便掌握变形的情况，及时发现问题，保证工程建筑的平 衡。人类开发自然资源的活动（如抽取地下水、采油、采矿等）会破坏 地壳上部的平衡，造成地面变形。这种变形需要长期监测，以便采取措 施控制其发展，保证人类正常的生产和生活。 1.2 变形监测的特点 精度要求高：和其他测量工作相比，变形监测要求的精度高，典型 −6 精度是 1mm 或相对精度为 10 。制定变形监测的精度取决于变形的大小、 速率，仪器和方法所能达到的实际精度，以及监测的目的等。 重复观测：重复观测的速率取决于变形的大小、速度以及观测的目 的。在工程建筑物建成初期，变形的速度比较快，因此观测频率也要大 一些。经过一段时间后，建筑物趋于稳定，可以减少观测次数，但要坚 持定期观测。 970 综合应用各种监测方法：变形监测方法一般分为地面测量方法，空 间测量技术，摄影测量方法，专门测量手段。各种测量方法都有其有缺 点。 数据处理要求严密：变形量一般很小，要从含有观测误差的观测值 中分离出变形信息，需要严密的数据处理方法。此外，观测值中经常含 有粗差和系统误差，在估计变形模型之前要进行筛选，以保证结果的正 确性。 多学科的配合：在制定变形监测精度，优化设计变形监测方案，合 理的分析变形监测结果，特别是进行变形的物理解释时，变形测量工作 者要熟悉所研究的变形体。 1.3 传统变形测量方法 变形监测技术包括常规大地测量技术、特殊变形测量技术、摄影测 量技术和 GPS 技术。在 20 世纪 80 年代以前，变形监测主要是采用常规 大地测量和某些特殊测量技术。常规大地测量，是采用经纬仪、水准仪、 测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值，其优点是:1)能够提 供变形体整体的变形状态；2)适用于不同的监测精度要求、不同形式的 变形体和不同的监测环境；3)可以提供绝对变形信息。但外业工作量大， 布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。特殊测量手段包括应变测 量、准直测量和倾斜测量，它具有测量过程简单、可监测变形体内部的 971 变形、容易实现自动化监测等优点，