GPS在变形监测中的应用.doc

GPS在变形监测中的应用 安浩 （XX大学XXXX学院，XXXX专业，学号） 摘要：由于GPS 可以向全球任何用户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, 目前在各类变形监测中已得到了广泛的应用。本文简要介绍了GPS 变形监测技术的概况, 详细总结了GPS 技术应用于变形监测的监测方案设计, 监测网的数据处理方法以及变形分析的方法, 最后给出的GPS 技术在某城市地面沉降监测中的应用实例, 充分说明了GPS 定位技术是一种很有前途的变形监测方法。 关键词：GPS，变形监测，应用现状，工程 1. GPS概述 全球定位系统(GPS)作为20世纪一项高新技术，具有速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定点的三位坐标及精度高等优点，因而获得了广泛应用。目前GPS精密定位技术已经广泛地渗透到经济建设和科学技术的许多领域，对经典大地测量学的各个方面产生了极其深的影响。它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量、地球物理探测、资源勘探、航空与卫星感、工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了卫星定位技术的高精度与高效益。随着社会和生产的飞速发展，各种大型的工程建筑越来越多，所以其变形监测的工作也变得越来越重要。若用传统的测量方法不仅工作量大，而且其精度也很达到，而GPS定位技术此时在变形监测中以其显示出传监测技术所无法取代的重要作用。 2.变形监测概述 变形监测，主要是监测像大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。常规的监测技术是应用水准测量的方法，监测地基的沉降；应角测量(或角度交会)的方法监测地基的位移和整体的倾斜。由于被监测物体通常都是几何尺寸巨大，监测环境复杂，监测技术要求较高。因此应用常规技术不仅观测时间长、劳动强度大，而且难以实现自动化监测。而GPS定位技术由于定位精度高、不需要通视、可全天候工作等特点。研究表明，利用GPS进行水平位移观测可获得小于±2mm精度的位移矢量，高程的测量也可获得不大于±10mm的精度。因此，GPS在变形监测中越来越受到广泛的应用， 尤其是大型工程。如1998年3月在隔河岩大坝外观变形监测中我国投入运行了GPS自动化监测系统，该系统由数据采集、数据传输、数据处理、三大部分组成。整个系统全自动，应用广播星历1～2小时GPS观测资料解算的监测点位水平精度优于1．5mm(相对于基准点)，垂直精度优于1．5mm；6小时GPS观测资料解算水平精度优于t mm，垂直精度优于1mm。实践还证明GPS定位技术完全可以在各种滑坡外观监测中应用，且不受天气条件影响，可实现全天候作业。观测速度快、效率高，可实现全自动化监测。其费用仅为常规方法的1／3—1／6，可大力推广使用。GPS技术是监测地壳形变和板块运动的有效手段。我国在利用GPS进行地壳形变监测方面起步较早。从1990年开始, 先后建立了多个全国性的GPS监测网(包括中国地壳运动观测网络、国家GPSA级网等) 和主要活动带的区域性GPS监测网(包括青藏和喜马拉雅山地区、川滇地区、河西和阿尔金地区、新疆和塔里木地区、华北地区和福建沿海地区的GPS监测网等) , 进行了多期的复测和连续观测,并利用这些资料首次建立了定量的中国大陆及其周围地区地壳运动的速度场, 给出了中国大陆地壳水平运动的基本特征, 得到了中国地壳水平运动呈现明显的非均匀性, 西强东弱, 西部地区的地壳运动受印度板块强烈冲击呈现南北向缩短、东西向伸展、有明显块体特点等重要结论。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。 3.GPS在变形监测应用的现状 工程变形监测方法主要有常规大地测量方法、特殊大地测量方法、摄影测量方法、智能全站仪(测量机器人)、空间测量技术(如GPS技术、合成孔径雷达干技术(InSAR))等。近年来，合成孔径雷达干涉技术(InSAR)、GPS技术、激光扫描技术、布里渊散射光时域反射测量技术(BOTDR)、计算机层析成像(CT)技术等变形监测新技术成为国内外研究热点，并得到了广泛应用.基于GPS技术的变形监测理论与方法，是当前广泛采用的变形监测新方法、新技术之一。GPS卫星定位技术相比于传统的测绘作业方法与模式有着显著的特点和优越性，其优越的性能及广泛的适用性，是常规测量作业难以比拟的。GPS以其全天候、高精度、高效率、实时动态等优点，成为当今极为重要的监测手段之一。如今，GPS技术已广泛应用与地壳运动观测，区域地面沉降监测，矿区、坝区边坡稳定性监测，桥梁大坝及其他大型工程形变监测等诸多方面并取得了一系列成果，在实践中逐步发展、完善，积累了丰富的经验。将GPS技术应用于桥梁工程的变形监测方面，国内外开展了广泛的研究和试验。 199