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摘要：伴随着科学技术的不断进步的同时，也促进了变形监测手段的快速更新。而今，全球定位系统GPS，以其连续、实时、高精度以及全天侯测量等独特的优点，在各类变形监测技术中得以广泛应用。但就目前现状来看，GPS变形监测技术仍然存在着一些不足。本文就GPS变形监测技术在当前的运用现状及其发展趋势展开探讨。
关键词：GPS技术；变形监测；运用现状；发展趋势
目前基于GPS技术变形监测正向多学科交叉的应用领域发展，监测对象涉及到地壳变形、地质灾害、高层建筑、水库大坝、矿山矿井、隧道工程、结构工程等。同时，随着测绘、遥感、GPS、GIS等技术的快速发展，基于GPS技术变形监测也逐步的融入了RS、GIS等技术，大幅度提高了变形监测的便利性和准确性，变形监测技术方法也取得了日新月异的迅速发展。本文阐述了GPS变形监测模式、数据处理方法及其存在问题，概述了目前主流的GPS变形监测技术现状，提出了基于3S技术、Web动态监测、四维可视化监测、移动终端监测的GPS变形监测未来发展趋势，为提高变形监测精度，实时动态监测奠定了重要基础。
1.GPS变形监测概述
变形监测指的是对工程建筑物的地基沉降情况、发生位移以及整体的倾斜度等的变形状况进行监测。其关键也在于捕捉变形的敏感部位，以及各观测周期间的变形观测点的变形信息。变形监测过程中，如果其观测的变形在一定的限度之内，则被推断为正常变形情况，但是如果其变形超过了界定限度，就影响了建筑物的正常使用，预示将有可能带来安全危害。故在这样的情况下我们可知道，变形观测是具有高精度要求的。但是其高精度主要取决于建筑物设计中允许变形值的大小及其观测的目的。
2.GPS变形监测技术现状
2.1在线实时分析系统
在GPS、无线电传输及GIS，RS等技术不断缺的进步的情况下，在针对山体滑坡和区域性地壳变形、多层建筑的监测，着手创立实时的在线动态变形监测分析系统是一个非常重要且极为明智的选择。在线动态变形监测分析系统是通过采集数据、有线传输、数据无线和数据分析处理等方面组成。它可以通过动态监测，借助无线电的传输技术，适时地将信息传输到终端，并且可以借助GIS进行数据处理，从而得到动态实时分析变形的结果，进而得出分析变形的规律、现状与它的发展方向，以真实可靠的科学依据实现了防灾减灾。此外，由于不少的学者使用VisualBasic6.0可视化的工具，从而实现GPS与GIS的相互融合优势互补。进而使得远程变形监测智能预警系统成功的建立。
2.2建立3S集成变形监测系统
为了克服GPS变形监测中信号差和垂直位移监测精度低，噪音干扰等问题的局限性，所以，根据变形监测的特定对象，GPS技术可以用RS和GIS技术相结合，3秒一体化集成变形监测体系的建立。技术如GPS和INSAR技术的综合建筑变形监测系统，实现全动态测量精度四维变形（X，Y，Z，T），已应用于变形监测的高速公路采空区。GPS和GLONASS组合定位，计算双差模糊的定位，引入相对定位精度，提高定位精度的可靠性。
3.GPS变形监测存在的问题
在当前的形势看，GPS变形监测技术得到了世界的高度重视，也因此得到了一些改善，并且在各种各样的复杂变形监测情况中发挥了不少作用。但是就整体而言，也仍然存在着一些不足之处，仍有待改进。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如在面对高山峡谷、丛林深处以及建筑物密集的特殊地形时，由于其精度和可靠性的束缚，使其在监测上有了不少的难度，并且由于其监测过程中大多以水平监测为主，进而使得在对高山峡谷等这类特殊地形进行监测时就会忽略其垂直监视，这样就会导致平面与垂直位移的公共监测变得艰难。此外，GPS变形监测技术水平在使用上仍然是作为联合与辅助其他监测技术而运用，而不是完全代替了其他监测技术的水平。
4.GPS变形监测发展趋势
随着GPS技术与现代网络信息化技术的快速发展，变形监测精度要求越来越高，目前采用的变形监测技术已不能完全满足现在及其未来的发展需求。基于3S技术、Web动态监测、三维可视化监测、移动终端监测是未来GPS变形监测的主流发展方向。
4.1基于3S技术变形监测
基于3S技术变形监测必然是现在及其未来发展的重要潮流。一方面，因为目前3S集成技术的变形监测产品已经被广泛运用，包括地壳运动监测、地质灾害监测、高层建筑监测、水库工程等，广泛的运用且已经被大众所接受，所以是未来发展的趋势；另一方面，基于GPS变形监测技术方面，针对数据测采集、传输、存储、分析、预报、精度等问题，通过3S技术集成得到了有效地解决，建立综合变形监测系统，实现了不同监测技术之间的优势互补。
4.2建立GPS与其他变形监测技术集成组合的综合变形监测系统
对GPS技术用于变形监测时所产生的局限性与不足，可根据变形监测的对象及其目的，将GPS技术很好地域其他变形监测技术相结合。这样组成综合的变形监测系统，不仅实现了原本组合中的优势互补，还能够使得GPS技术在变形监测上的应用更为广泛了。GPS等空间测地技术集成组合应当用于大范围的监测当中。如应用于地壳运动变形监测时，就大大提升了地壳形变观测在空间域的分辨能力和控制能力。
4.3四维监测信息可视化表达
三维可视化技术实现了真正的发展，取得了质的飞跃，三维可视化技术，顾名思义它是一种在经过对地表、地面、地下等三方面的信息进行收取后，通过利用电脑软件分析数据从而构建三维模型的技术。它实现了对监测对象进行三维立体的全方位的观察。此外，在针对之前大量的数据资料进行分析后，可以在时间轴上分析预测等技术，得到可视化三维预测的结果，满足了监测在X、Y、Z、T四维的可视化表达的要求。实现了预警预报模型的建立和对危害范围进行四维可视化分析。达到了更为立体真实的动态实时变形监测。
4.4建立GPS变形监控在线实时分析系统
对于特殊地形，如大坝、大型桥梁以及滑坡等带地区性地壳变形监测，应当要重视。可以考虑针对其地形变化特点建立起先进且实用的GPS变形监控在线实时分析系统。这种实时分析系统具有对监测数据进行及时分析和处理的功能，并且还能够从这些实时的变形状况进行评价和估测其发展趋势，以便降低危害发生的可能性。但是，当前面临的问题则是，要建立起连续运行的GPS网络系统，其成本又是较为昂贵的。对于变形监测监控系统而言，与在线实时分析系统的融合在未来是不可阻挡的发展趋势，这与越来越多的桥梁、高层建筑等地区需要变形监控有着非常大的关系。在线实时监控系统的核心技术特点就是实时性，该技术特点的实施主要依靠高速、强大的数据库在信息采集、传输以及处理方面给予保障。
结论
GPS技术以具有速度快、全天候、高精度、自动化等诸多优点，广泛的运用到了地质灾害、地壳运动、高层建筑、水库工程等变形监测中，同时由于自身的高密物体覆盖区信号差、垂直位移监测精度低、噪声干扰等问题的局限性，促使了GPS与RS、GIS、小波分析等技术相互结合、优势互补，实现实时动态高精度变形监测。随着3S技术、互联网技术、四维可视化技术和移动终端技术的发展，GPS技术与其有效集成，能够实现直观、快速的四维防灾减灾预警预报，为城市应急防灾提供重要的技术支撑。
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论文作者:官忠坤
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/12/10
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