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摘要：GPS定位技术具有全天候、精度高及速度快的特点，可以有效地避免传统测量方法的弊端，在变形监测中被广泛应用。了解GPS在变形监测中的应用现状，并进一步探讨其发展趋势，是不断提高变形监测技术应用效果的保障。
关键词：GPS；路桥设计；监测
随着GPS技术的不断发展，其测量功能更加完善，应用面也越来越广，操作也更简便，这使GPS测量更实用化。在我国的路桥设计中使用GPS技术，可以减少设计成本，弥补常规传统测量方法的不足，提高设计精度与设计效率。
一、GPS及变形监测技术概述
1、全球定位系统简介
GPS本来是用于军事部门的卫星导航及定位系统，以卫星为基础，具有全天候、速度快、连续性、实时性等特点，并且GPS具有良好的保密性及抗干扰性。全球定位系统可以向全球任何一个用户提供精度非常高的时间信息及三维坐标等技术参数，并且全天候提供，在各种变形监测中都可以得到有效应用，尤其是在大坝变形监测、桥梁变形监测、滑坡监测及矿区变形监测等特殊地区监测中得到广泛应用。
2、变形监测技术简介
变形监测技术在八十年代之前主要指的是常规大地测量及特殊的变形测量技术，经过近些年的发展，摄影测量技术及GPS技术成为变形监测技术中的重要组成部分。常规大地测量技术采用的工具主要是经纬仪、水准仪、全站仪及测距仪等测量仪器，利用这些仪器对点的变形值进行测量。一方面能够对变形整体的形态进行提供，另一方面也可以用于不同的检测精度及变形体，在不同的检测环境中都能够应用，以提供有效的绝对变形信息。但这一技术的作业量较大，并且受地形条件的影响，往往不能够实现自动化监测。特殊变形测量技术包括三种，即准直测量、应变测量和倾斜测量，这种测量技术的测量过程相对比较简单，并且可以对变形体的内部变形进行检测，以有效地实现监测的自动化，但提供的变形信息比较局限，一般只能够对相对变形信息进行提供。
摄影测量技术主要包括地面摄影测量技术及航空摄影测量技术两种。摄影测量技术可以瞬间记录被摄影物体的信息，在不规则及不可接触体的变形监测中具有独特优势，并且这一技术获取的信息可以长久保存，具有客观性，监测工作简便且比较安全。但摄影测量技术的摄影距离较近，对仪器设备的要求较高，因此应用并不广泛。GPS技术的应用则对其它变形监测技术的缺点给予了很好的弥补，近些年已经被广泛应用，并收到了良好的效果。
二、GPS在变形监测中的应用
GPS技术在应用于特大桥梁的控制测量中，可构成较好的网形，能提高定位精度，同时对检测传统常规测量的支点也非常的有效。例如首先用传统常规测量方法建立高精度的边角网，然后利用GPS对该边角网进行检测，GPS的检测网可达毫米级精度，比传统常规的精度网的效果要好。
1、GPS在变形监测中的应用特点
GPS在变形监测中的应用具有以下几个特点：第一，在变形监测中运用GPS无需保持通视，传统的方法需要点之间保持通视才能够进行观测，而GPS仅仅需要保证测站上空开阔便可；第二，GPS可以同时提供监测点的三维位移信息，如果用传统的方法则需要将平面位移和垂直位移进行分开监测，不但周期长，而且工作量极大；第三，全天候监测，GPS没有气候条件的限制，可以实现长期全天候观测；第四，GPS的监测精度非常高，可以提供1×10-6的监测精度；第五，GPS的监测操作简单，很容易实现监测的自动化。
2、GPS在变形监测中的应用方案
变形监测的作业及监测模式主要有三种，即周期性重复测量、实时动态监测及固定连续GPS测站阵列。在应用GPS进行变形监测时，要根据国家的相关的规定进行变形监测等级的划分，明确变形监测的相关参数要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆监测中的方案主要有以下几个：第一，可以用多台GPS机进行同步观测，最好在每个观测点都安置GPS机，做到每点一机同步观测；第二，如果进行多期观测，则要做到每期观测时GPS接收机台数及接收机的型号相同；第三，在进行观测时，要选择最佳的卫星分布，并且在卫星较多的时段进行观测；第四，基准点与变形点间的距离及基准点都不能够超过五千米。
3、GPS在变形监测中应用的作业方式
GPS在变形监测中应用的作业方式主要有两种，即周期性和连续性。周期性变形监测大致与传统的变形监测相似，变形体的变形相对非常缓慢，因而变形监测的周期相对较长，这种监测方式的基准选择及确定非常关键。连续性变形监测则指的是利用监测仪器对数据进行长时间的采集，从而获得数据序列。这种监测方式所获取的数据具有一定的连续性，且分辨率较强，在数据的解算及分析方面具有较高的要求。
4、GPS在变形监测中的应用误差
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。
5、GPS在桥梁设计中的应用
1）GPS静态相对定位在桥梁设计中的应用
GPS静态相对定位的一般方法，就是将1台GPS接收机安置在已知坐标的地面点上；另1台或多台GPS接收机安置在未知坐标的地面点上，并保持各接收机固定不动，同步连续观测相同的GPS卫星星座，用以求得未知点相对于已知点的坐标增量，从而由已知点坐标，推求各未知点坐标的方法。由于进行连续观测，取得了充分的多余观测量，因而可获得非常高的定位精度。GPS静态相对定位是一种较为经典的精密定位模式，与传统的测量方法相比，具有效率高、精度高与成本低等优点，因此，GPS被广泛应用于各种桥梁工程的平面控制测量与变形监测工作中。近年来，GPS相对静态定位测量与快速静态相对定位测量技术，也在特大型跨海桥梁工程设计与施工测量定位中发挥着重要作用，成功的解决了以前传统测量技术无法完成的长距离施工测量精确定位技术难题。
2）GPS动态相对定位在桥梁设计中的应用
所谓GPS动态相对定位，就是将一台GPS接收机安置于已知坐标的同定观测站上，并同步观测相同的卫星；基准接收机将瞬时观测量与由基准站已知坐标求得的相应结果进行比较，得出瞬时校正值，并用该瞬时校正值改正流动接收机的瞬时观测培，从而求得流动站乃相对于基准站五的瞬时位置。GPS动态相对定位精度可达±1m。在桥梁工程中，GPS动态相对定位技术与数字回声测深技术相结合，可以快速和高品质的完成内江湖泊水下地形图测绘工作，以解决传统测量手段几乎不可能完成的大型跨海桥址水下地形图测绘，并充分实现内部和外业测量自动化和成果数字化。据估计，利用GPS技术比传统的前方交会定位方法，可以降低成本和提高效率三倍以上。
3）GPS-RTK定位在桥梁设计中的应用
GPS-RTK定位是基于载波相位测量的动态相对定位方法。随着快速确定整周未知数方法的进步，已发展成为一种实时的、高精度的动态相对定位技术测量系统。它采用了载波相位动态实时差分的方法，是近年来GPS技术的一种新突破，它的出现为桥梁设计工程带来了新的血液，可以极大提高了外业作业效率。
结语
GPS定位技术所有具有的高精度、实时工作性与较好的发展潜力引起测绘工作者的极大兴趣。随着GPS测量理论与设备的不断发展，使得GPS测量技术日趋完善。GPS定位系统以其独特的优势被广泛应用于变形监测中，取得了良好的监测效果。本文分析了GPS在变形监测中的应用现状，并进一步探讨了变形监测中GPS的发展趋势，对监测效果的保障等具有重大的意义。
参考文献：
[1]代波。关于GPS在变形监测中的应用研究[J].科技创新与应用，2014
[2]李峰。GPS技术在变形监测中的应用[J].建筑经济，2009
论文作者:李志磊
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/10/26
标签：测量论文; 误差论文; 技术论文; 精度论文; 接收机论文; 传统论文; 桥梁论文; 《基层建设》2015年11期论文;