浙江省宁波市鄞州区测绘院 浙江宁波 315100
摘要：当建筑的变形超过自身允许变形范围后，就会带来灾难性的后果。特别是高层建筑物、大坝、桥梁等大型构筑物，如果它们受到不可逆的损害或自然灾害后，将带来巨大的经济损失和社会影响。因此，对建筑物特别是大型建筑物的变形进行监测是十分必要的，GPS技术无疑是最有效的监控手段，其时间上的连续性、三位坐标和速度的准确性给人们应对变形检测带来了极大便利。
关键词：GPS技术；变形监测；应用
前言
GPS定位技术作为一种新的测量技术已逐渐在越来越多的领域取代了常规测量仪器。由于GPS测量具有高精度三维定位能力，在变形监测方面，与传统方法相比较，应用GPS不仅具有精度高、速度快、操作简便等优点，而且利用GPS技术、计算机技术、数据通讯技术及数据处理与分析技术进行集成，可实现全自动化、实时监测的目的，在工程及灾害监测中的应用也越来越广泛。
1GPS技术应用于变形监测的优点
1.1自动化程度高。用GPS接收机进行测量时，仅需一人将天线准确地安置在测站上，量测天线高，接通电源，启动接收机，仪器即自动开始工作。在结束测量时，只需关闭电源，收起接收机，便完成野外数据采集。
1.2定位精度高。短距离（15 km以内）精度可达毫米级，中、长距离（十几千米甚至几百千米）相对精度可达到10- 7~10-8。现在大型建筑物、构筑物变形监测，在采用特殊的观测措施、精密星历和适当的数据处理模型和软件后，平面精度可达亚毫米级，高程精度可稳定在1mm左右。
1.3可以实现全天候的实时动态观测。实时动态（Real Time Kinematic，简称RTK）测量技术，，是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS（RTD GPS）测量技术。该技术可通过实时计算定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功。
1.4可消除或削弱系统误差的影响。在变形监测中，只要天线在监测过程中能保持固定不动，接收机天线的对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响变形监测的结果。
1.5可直接用大地高进行垂直变形测量。由于GPS定位系统测定的是大地高，而在垂直位移监测中我们关注的只是高程变化，因而完全可以在大地高系统中进行监测。
1.6应用前景广阔。由于GPS技术不仅具有以上优点，而且具有全球、无误差积累等优点。使观测工作效率大大提高，同时也节省了大量的人力和物力。
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2 GPS技术在变形检测中的应用
2.1GPS技术在工程变形监测工作中的应用
大型的工程建筑，在建设使用过程中会出现变形的问题，造成这种变形的原因是多样的，可能是人为原因，也可能是地质原因。如何监控大型建筑的变形量，保证建筑建设使用过程中的安全性，是摆在工程人员面前的一道难题。GPS技术的出现，使得建筑物变形监控的难题迎刃而解。GPS测量技术利用其精度极高的三维定位技术，对建筑的变形量进行及时有效的监控，一旦发现异常，立即采取措施防止情况的进一步恶化。GPS技术监控变形最常见的应用实例是水坝的变形监控，通过在坝体上安装信号接收装置，利用计算机实时掌握最新的坝体位移或变形量，以便于制定对策措施，提高坝体的安全性。
2.2 GPS测量技术在房地产测绘中应用
在实际的工程测绘过程中，较为常用的是实时动态差分的GPS测量技术，尤其是在房地产的工程测绘中尤为适用，这种全新的先进技术可以在观测户外位置后进行跟踪定位，随即取得精度较高的定位。在实际的房地产以及地籍测绘过程中，只需要一位技术操作人员、一台监测仪器，利用GPS测量技术来测定每种土地的权属界点，由于实时动态差分技术并不需要测量测定点之间的通视，因此每一个测定点的定位只需要几秒钟的时间即可，借用计算机软件将获得测量数据进行运算、处理，可直接输入GPS系统中就可以获得相应的所需的房地产测绘图或者地籍测绘图，可以减少人员的劳动量，提高工程测绘的工作效率。
2.3 GPS在变形监测中的应用误差分析
GPS在变形监测中会存在一定的误差，误差的存在势必会对观测的精度有影响，按误差的性质可以将监测中的误差分为两大类，即系统误差及偶然误差。按误差来源分类，GPS测量误差则主要分为与GPS卫星有关的误差、与信号传播相关的误差，及与接收设备有关的误差。系统误差主要有卫星轨道误差、电离层折射误差、对流层折射误差、接收机钟差等。偶然误差则主要是多路径效应引起的误差及测量观测误差等。如果出现系统误差，主要通过在数据处理的数学模型中引入未知参数，以及运用监理系统误差模型计算该证书及同步观测数据求差等方法，来消除影响。若出现偶然误差，则可以通过增加观测系数、完善观测条件和调整观测时间等途径对其影响进行减弱。
3 GPS变形监测技术的发展趋势
3.1建立GPS变形控存线实时分析系统
研究建立GPS变形监控在线实时分析系统，对大型桥梁、水电站、高层建筑物以及滑坡、泥石流、雪崩等地质灾害多发地区进行变形监测依然成为一个重大的发展趋势。这种由数据采集，数据传输和数据处理等几个重要部分组成的系统，可以及时处理变形检测器测得的监测数据，从而对变形的现状和发展趋势进行有效地分析，为灾害发生的可能性分析与预报提供科学依据。
3.2建立“3S”集成变形监测系统
所谓“3S”集成变形监测系统，就是GPS、GIS以及RS三种系统集成的变形监测体系。“3S”技术集成可为分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系提供技术支撑。特别是时态GIS技术的应用，除了具备一般GIS的功能之外，它不仅可以明确地表述四维空间的地质现象，还能记载监测区域地质现象随时间变化的演变过程，这对于泥石流等地质灾害的监测预报具有重要意义。因此“3S”集成变形监测系统的发展也是完善变形监测工作进行的一大趋势。
3.3建立GPS与其他变形监测技术相结合的集成系统
将GPS与其他变形监测技术（如摄影测量技术、特殊变形检测技术等）结合形成综合变形监测系统，有利于克服单一利用GPS技术的不足和局限性，实现不同技术之间的优势互补，扩展GPS变形监测技术的应用范围。GPS等空间等空间测地技术的集成组合应用于大范围、整体性的地壳运动监测，将会大大提高空间域对于地壳形变观测的控制能力及分析能力。这会成为GPS等空间测地技术运用于大型工程监测带来新的机遇，对高精度变形监测技术的研究产生强大的推动作用。
4总结与展望
目前，GPS定位技术已被广泛应用于板块运动及地壳形变监测，大坝、桥梁、高层建筑等工程建筑物的变形监测以及滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的监测上。我们相信，GPS 定位技术作为一种新的大有前途的变形监测方法，它的发展空间还很大，随着科技的发展，它将会越来越趋向于自动化、智能化、经济化等，必定更有力的推动人类社会的发展。
参考文献
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[2]陈军；变形监测中GPS技术的应用及发展方向研究[J]；世界有色金属；2017（11）
[3]李磊，裴媛媛；GPS变形监测技术及其数据处理方法研究[J]；资源信息与工程；2017（06）
论文作者:胡黎霞,王建军,王春飞
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/12
标签：误差论文; 技术论文; 测量论文; 实时论文; 系统论文; 工程论文; 建筑物论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;