摘要：近年来，GNSS变形监测技术及其数据处理问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了GNSS技术与传统变形监测技术的比较，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就GNSS技术在工程测量中的应用展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：GNSS变形监测；数据；处理；方法
1 前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，GNSS变形监测及数据处理的特殊性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对GNSS变形监测技术及的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化其在实际应用及数据处理工作中的最终整体效果。
2 概述
变形监测就是利用先进的仪器设备和测量方法对变形体发生的形态变化现象进行监测，同时对变形体的变形形态进行数据分析、统计和预测等工作。变形监测研究首先要得到及时精确的变形数据信息，并且尽可能地通过这些数据信息来分析研究变形的内在规律、变形机理和外界影响，从而达到对变形体变形的影响进行预测、预报的作用。但是要对变形监测进行及时准确的预测预报，就需要高精度、实时化的变形监测系统。而GNSS技术是一种可实现远程自动化测量的高精度的变形监测技术。GNSS的全称是全球导航卫星系统（GNSS），泛指所有的卫星导航系统，包括中国北斗系统（BDS）、美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统和欧洲Galileo系统等全球的、区域的卫星导航系统。由于GNSS技术具有全天候、全时域、定位精度高、测量时间短、测站之间无须通视和可同时测定点位的三维坐标等优点。近年来，我国GNSS对地观测技术发展迅速，目前主要应用于大地测量、变形监测、地震地质和地球动力学研究等方面，并取得了良好的效果。
3 GNSS技术与传统变形监测技术的比较
变形监测与其它测量项目的最大不同之处就在于重复观测，变形监测是可以根据重复观测成果的差别分析出被监测对象的变形信息进而预测预报的。目前工程项目上常用的变形监测技术有大地测量和GNSS技术两种。大地测量法使用的仪器设备主要有：经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪。GNSS技术使用的仪器设备GNSS接收机。大地测量法主要包括水准测量、交会测量和三角测量等多种方法，是一种成熟的变形监测手段，其主要特征是可以利用传统的测量仪器，理论和方法比较成熟，测量数据可靠，观测成本相对较低。在工程变形监测中，GNSS技术具有许多传统大地测量不可比拟的优越性，因此该技术在变形监测中有很广阔的应用前景。
4 GNSS技术在工程测量中的应用
4.1 在定位测量中的应用
GNSS定位测量，在工程上主要应用于控制网的建立和位移检测等，一般需要设置两台或者是两台以上的GNSS接收机进行卫星信号的接受，然后技术人员对所接受的卫星数据进行分析处理，就可以取得控制点的精确三维坐标。由于GNSS定位测量精度高，不易受气候影响，观测点不存在必须通视的限制条件，观测速度快等优点，使得工作的效率得到很大的提升，因此GNSS技术在工程测量中的应用领域很多，如铁路、公路的线路勘测和隧道、桥梁和房屋工程的建设勘测等。实际监测表明，相比传统的工程定位测量，GNSS定位技术进行精密工程测量和大地测量时，其平差后控制点的平面位置精度至少可达到1mm～2mm，高程精度可达到2mm，其专业的处理软件可对数据自动结算处理，得到的监测点为实时的毫米级坐标值。这些大大提高了测量的精度和准确性，降低了测量难度，提高了工程的工作效率和测量成本。
4.2 在变形监测中的应用
GNSS技术在变形监测上主要是应用于高层大楼、水库大坝、大桥等建筑物的安全监测及工程基坑沉降、位移和倾斜等状况。如我国的三峡工程是世界规模最大的水利工程，通过三峡库区建立的GNSS自动化变形监测系统，取得了三峡库区的沉降、滑坡等变形信息的监测资料，这对三峡大坝及库区的安全有重要的意义。由于GNSS技术具有亚mm级的高精度、全天候观测、测站间无需保持通视、可同时测定点的三维位移和易于实现全系统的自动化等优点。因此，GNSS技术在变形监测中得得到越来越多的应用，尤其是在大型工程使用上备受青眯。
5 某建筑GNSS变形监测系统的设计
5.1 系统设计目的和依据
由于建筑会受到气候、氧化、腐蚀或老化等多种因素的影响，包括在荷载长期作用或偶发事故的作用也会产生损伤和刚度退变，这些变化都会反应在日常变形的变化中，因此本系统的设计目的是采用GNSS技术实时监测的空间位移，借此研究建筑的变形情况，尤其是和受力及气候变化相关的变形情况，这样可为建筑的结构健康与安全状况分析提供可靠数据支持。
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5.2 系统设计方案
5.2.1 基准点布设。
该建筑GNSS实时变形监测系统的参考站选址由设计方根据实际情况指定，参考站数量为一个。具体位置经实地信号测定后确认，但是参考站位置条件必须满足下面条件：
（1）场地稳固，最好有稳定基岩或打桩；
（2）接收器接收范围内障碍物的高度与监测设备之间的角度不宜超过15°；
（3）远离干扰，如大功率无线电发射源和高压输电线等，与干扰源之间的距离不得小于50m；
（4）尽量采用无线数据传输方式，如没有条件，则网络连接应方便；
（5）观测标志应避免较大振动，远离机械、车辆等振动源。
5.2.2 监测点布设。
根据建筑情况，在顶部布设2个GNSS监测站，分别为北塔塔顶1个，南塔塔顶1个；主部2个GNSS监测站，分别为主跨1/2处、1/4处。监测点采用立柱式安置方案
5.2.3 系统软件设计。
根据健康监测系统实时变形监测要求，GNSS软件部分共分三个模块：
（1）数据采集模块：具备数据采集、传输和本地存储的功能；
（2）数据处理模块：完成本地数据接收、控制、异地数据处理、显示、评估等工作；
（3）数据存储模块：完成数据存储和管理工作。
5.2.4 辅助支持系统设计
5.2.4.1 雷电防护系统
直击雷防护：本GNSS监测系统，基准站和建筑面监测点需要架设独立避雷针，南北塔可以利用现有直接雷防护系统。安装避雷针要求避雷针与天线横向距离不小于3m，避雷针高度按照“滚球法”确定，粗略计算可以按照45度角考虑。同时做好接地网。
电涌防护：监测站内设备必须加装电力线电涌防护设备，通信线（数据线）电涌防护设备、射频线电涌防护设备
5.2.4.2 外场机柜
机柜位置的摆放，既要考虑GNSS天线电缆长度不宜过长，避免GNSS信号过度损耗。同时又要将机柜放置在基准站观测墩附近以保证信号的稳定性。外场机柜的设计要满足以下要求：
（1）材料必须采用不锈钢；（2）机柜分为上下两层，中间用隔板隔开，目的是要把强电和弱电隔开；（3）机柜要预留通线孔。
5.2.4.3 综合布线
考虑系统的耐久性及可靠性，电缆及各连接线布设应满足以下要求：
（1）GNSS天线电缆室外部分必须穿PVC管或蛇皮管到达GNSS天线；（2）电缆从天线接下后，埋入地表下入室；（3）不允许有小于90°扭折
（4）塔顶监测点电缆沿走线槽布设，但必须间隔3米有一个捆扎；（5）各接插口要插紧，同时用扎带或绝缘胶带固定。
6 结束语
综上所述，加强对GNSS变形监测技术及其数据处理问题的研究，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的GNSS变形监测技术应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
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[3]毛明江.GNSS技术在武汉市龙阳大道改造工程中的应用[J].测绘地理信息.2016（21）：88-89.
论文作者:吴松涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期
论文发表时间:2018/5/28
标签：测量论文; 技术论文; 工程论文; 数据处理论文; 系统论文; 机柜论文; 数据论文; 《基层建设》2018年第3期论文;