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摘要：从基本特征来讲，地质灾害最关键的根源就在于地质变形，其中典型为滑坡、桥梁或者坝体垮塌等。如果不慎进行变形监测，那么将会埋下潜在性的灾害隐患。在情况严重时，上述地质灾害还有可能威胁到整体上的地质稳定，因此带来了人身伤害。因此可以得知，变形监测的宗旨就在于防控多样化的地质灾害。GPS在本质上属于空间定位的全新技术手段，此类监测手段突显了更快的监测速度、更高层次的精确度以及更强的实效性，同时也有助于实现全方位的自动化监控。从现状来看，GPS变形监测正在适用于多样化的结构工程、矿井监测、隧道监测以及高层建筑物的监测等。在此基础上，GPS还可以密切结合GIS、RS以及遥感测绘等多样化的技术模式，确保变形监测本身具备更显著的精准性与便利性。
关键词：变形监测；GPS技术；应用；发展方向
近些年以来，信息化手段正在逐渐融入各个领域生产，其中典型为GPS技术。从目前的现状来看，GPS技术体现了独特的优势，因此适合运用于现阶段的变形监测。与传统监测手段相比来看，建立于GPS之上的新型监测技术具备更显著的便捷性以及精确性，因而在客观上突显了变形监测的可行性。针对新时期的变形监测领域而言，技术人员有必要探求GPS涉及到的根本原理及其相关技术内容；结合GPS手段运用于变形监测的真实状况，探求现阶段技术发展的整体趋势。
1、GPS基本技术原理
从本质来讲，GPS指的是借助空间定位的手段与措施来实现全方位的监测定位。与传统技术相比，GPS技术突显了自动化、高精度以及全天候的独特优势，因此尤其适合变形监测。具体而言，GPS技术涉及到如下的基本技术原理：
在某些情况下，变形体具有相对缓慢的变形速度，与之相应的变化幅度以及时空范围也是相对微小的。针对此种类型的变形体，一般来讲就能借助GPS手段来实现监控。GPS设置了特定的监测频率以及监测周期，因此尤其适合监控活跃的地震区、大坝变形或者滑坡变形。在选择了特定的测点之后，针对其中涉及到的相对位置都应当予以实时性的观测。具体在开展监测时，应当借助静态的GPS监测手段，针对特定的观测点应当布置接收机，然后予以同步性的观测。经过上述处理之后，运用基线解算的方式来实现相应的软件处理，进而求出三维的观测点平差坐标。如果有必要实现不定期的观测点重复监测，那么也可以借助平差坐标来实现求解。通过运用连续性的GPS监测，就能给出连续性的测点结论，此类监测结论更加有助于进行分辨。例如近些年以来，连续性监测已经适用于大桥负载的全面监控，这是由于GPS手段具备显著的高密度特征。某些大坝如果超出了特定的洪水位，那么对其就应当予以全方位的观测。除此以外，GPS手段还能用来完成振动测量。针对高层建筑物而言，应当能够结合动态性与静态性的两类定位模式。在理想状态下，运用GPS手段应当能够实现亚毫米级的监测精确度。
2、GPS运用于变形监测的关键点
GPS如果用来监测特定的变形现象，那么通常来讲可以借助平差软件。从现状来看，已有很多学者正在致力于研发多样化的监测软件，其中典型为TGPPS以及其他类型的软件。在软件的辅助下，先要处理特定类型的原始信息，然后就能获得实时性的观测网结论。经过上述的处理流程，再去分析平差并且求得整体性的监测结论。GPS适用于现阶段的变形监测，具体应当包含如下的关键点：
实时性的在线分析：近些年以来，无线电传输的各项技术手段都获得了显著改进，而与之相应的地理信息监测也更多适用于现阶段的建筑行业。针对某些地壳变形、地区性滑坡以及高层建筑物变形等隐患，都要借助GPS加以监控。在线监测的根本目标就在于构建动态式的监控体系，其中应当包含有线传输、无线传输以及信息采集。在开展全方位监测的前提下，借助无线电传输就能实现特定的终端传输。与此同时，变形监测本身也涉及到特定的地形规律，对此有必要密切关注其演变趋势，进而提供了全方位的防灾参考。从现状来看，可视化工具应当能够适用于上述类型的变形监测，这是由于此类技术紧密结合了GIS以及GPS，进而构建了智能式的远程预警体系。
例如：某些降雨将会引发潜在性的滑坡，针对此类现象如果要加以观测，则有必要借助多元线性回归的手段。与此同时，GPS监测也不应当忽视时间与降雨量之间的内在联系，在此前提下构建了精确度更高的预警体系。从现状来看，动态的实时性变形分析仍然涉及到较高的资金消耗，针对上述技术亟待致力于减少成本，确保其能够得以推广。运用小波分析：GPS监测手段应当能够用来完成小波分析。近些年以来，针对较大规模的水利设施以及大型建筑如果要实现全方位的精确监测，那么不能缺少小波分析作为保障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆受到噪声以及其他外在要素的影响，传统模式下的监测结论很有可能并不足够精确，在这之中涉及到混合的多波段信息，进而带来了严重干扰。为了改进现状，可以把小波分析适用于变形监测。具体而言，小波分析密切结合了频率以及时间的两类分辨率，上述二者分别适用于频率较高以及频率较低的变形监测部分。在进行全过程变形分析的前提下，针对多样化的变形信息就能予以精确提取，而后将其运用于动态滤波并且分离各种不同频率。因此可见，小波分析更加有助于处理噪声并且辨别粗差，有助于全面优化特征提取的精确度。经过全方位的处理之后，就能获得直观性以及规律性更强的变形体状态。
构建集成系统：针对GPS监测手段如果不加改进，那么将会呈现较窄的信号覆盖区，同时也将呈现多样化的噪声干扰以及较低的垂直监测密度。为了改进现状，针对GPS涉及到的各类局限性都要致力于全面消除。通过运用3S的全新监测技术，就可以构建集成式的监测体系，从而紧密结合了多样化的监测手段以及监测措施。近些年以来，已有学者正在尝试结合INSAR以及GPS的两类监测手段，运用四维形变的方式给出精确度更高的整体性监测结论。此外，如果有必要测定公路采空区的真实状况，则可以选择3S作为必需的监测手段。在实现组合定位的前提下，就能实现更高层次的定位精度。在此过程中，通常都会涉及到定位精度因子，在综合解算的同时就能获得双差模糊度，据此判断精确度更高的集成系统状态。
其他技术要点：在某些地区建造了密度较大的建筑群，其中涉及到繁茂的丛林与高山峡谷。受到独特地势的影响，丛林与山谷将会遮蔽卫星信号，因此减损了整个监测流程的可靠性与精确度。在上述状况下，如果仍沿用变形监测，那么与之相应的离散点将会变得更为分散，因而很难实现全方位的变形体覆盖。从现状来看，GPS应当能够符合特定的精确度要求，然而如果涉及到监测垂直位移则很有可能减损其精确性。如果涉及到垂直位移以及水平位移同时存在的变形体，那么将会显著增大整体上的监测难度。
3探求发展方向
从数据处理的视角来看，可以借助OTF方法，也就是动态解算整周模糊度的方法来实现全程监测。然而实质上，OTF用来完成变形监测仅仅体现了厘米级别的监测精确度，因而无法实现更高水准的监测精确性。在动态监测中，短时间应当能够获得相对较弱的微小变形信号，但是与之相应的误差噪声却是相对强烈的。如果涉及到序列观测，那么针对其中各项特征信息就能予以全面提取，以便于实现更高水准的变形监控。受到上述现状的影响，现阶段亟待探求精确度更高的新型监测模式。
关于动态监测：受到网络化带来的影响，可以借助网络化的手段来传输实时性的监测结论。在GPS手段的辅助下，就可以给出变形速率的精确结论，据此绘制变形曲线图。未来在实践中，技术人员还要着手研发无人管理的监测预报方式。在连接网络的同时，就能开展实时性的动态监测。3S监测通常可以用来监控地质灾害，其中包含了地壳运动及其他潜在的地质隐患。从目前来看，3S监测可以针对水利工程或者高层建筑，此类技术措施受到了更多领域的认同。与此同时，3S也可以实现全方位的信息预报、数据存储、数据传输以及精度监测，进而弥补了监测技术的弊病与缺陷，突显了互补的优势。
关于四维的可视化监测：可视化的四维监测手段有助于实现更高层次的变形监测，其中涉及到收集地面信息以及地下信息。在监测地表状态的同时，就能获得可视化的四维信息表达。具体来讲，借助制图软件来完成三维模型的全面构建，针对特定类型的监测对象应当予以直观的查看。在收集各类监测资料的同时，构建了全方位的预测模型，据此来完成针对性更强的变形监测。此外，可视化表达应当涉及到四维的信息，在此范围内突显了动态化的实时性监测效率，便于技术人员随时构建精确的预警模型。
关于移动端监测：目前很多类型的数码设备都能够适用于变形监测，例如平板电脑以及智能手机等。未来在变形监测的实践中，应当能够借助特定的App来完成在线的实时性预报处理以及预警处理。在网络传输的配合下，对于特定类型的变形结论就能予以精确的获得，进而提供了更加安全并且更加精确的变形体检测。此外，移动端运用于变形监测还有助于迅速完成信息反馈，对于整体上的反馈时间进行了显著缩短。近些年以来，应急性的城市防灾正在获得显著发展，而城市防灾不能缺少实时性的移动端监测作为保障。
4结语
经过综合分析可知，GPS已经构成了不可或缺的变形监测手段，这是由于此类技术具备自动化、高精度以及全天候的基本特征。从目前的现状来看，GPS技术已经被用来监控水库工程、地壳运动、地质灾害以及其他类型的灾害。与此同时，建立于GPS之上的新型监测手段也可以排除外在性的噪声干扰，因此可以支持高精度的动态化实时监测。GPS如果能够紧密结合小波分析及其他技术手段，则可以提供现阶段应急防灾的根据。未来在实践中，技术人员还需不断的摸索，因地制宜适用新型的变形监测手段，实现四维的快速防灾预报。
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论文作者:刘承乐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/10
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