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GPS技术在变形监测中的应用 　　摘 要：全球定位系统 GPS（Global Positioning 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、特点和作业方式等方面的一些问题。 　　关键词：GPS；变形监测；测量工程 　　1 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。 　　2 变形监测概述 　　2.1 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。 　　2.2 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，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。 　　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。 　　2.3 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变形、容易实现自动化监测等优点，但通常只能提供局部的和相对的变形信息。 　　3 GPS 在变形监测中的应用 　　3.1GPS 在变形监测中的应用现状 　　传统的变形监测技术缺点非常明显，那就是观测时间长、外业工作量大，布点受地形条件的限制不易实现自动化监测。在有些地方由于受到地形和外界条件等限制，其工作效率和精度往往受到很大的影响。GPS 技术已经发展成熟，很好的解决了以往测量方法的缺点，已经在很多测绘工作中都有了应用，GPS 技术在变形监测中的应用就是典型的例子。比如：在大坝外观变形监测方面，已成功地建立 GPS 自动化监测系统。我国在青江隔河岩大坝建立的 GPS 自动化变形监测系统，由数据采集、数据传输、数据处理与分析 3 大部分组成。数据传输部分及时准确地传输观测资料及有关信息（观测值、卫星星历）到控制中心，也能在总控室中对各接收机进行遥控（例如：开机、关机、改时段长度、设置采样率、截止高度角等参数）。数据处理及管理部分主要由总控软件、数据自动处理软件、自动变形分析软件和数据库管理等部分组成。该系统曾在 1998 年长江抗洪中发挥了重要作用。在 GPS 用于滑坡变形监测方面， Ding X L 于 199