GPS技术在变形监测中的应用及发展趋势

[摘要]GPS作为一项较为先进的全球定位系统，其实时性、连续性、高度精准性、测量全天进行以及自动化程度之高成为了当下各监测系统运用较为广泛的一项监测技术。传统的测量学中，地球动力学和大地测量学是变形测量中不可动摇的两项理论基础，无论是灾害测量还是普通的工程测量，GPS技术的应用由于其不受到环境的局限性和测量工具使用不便等情况，从而在变形监测的领域大放手脚。本文将结合笔者的工作经验，简要的介绍一下变形监测中GPS技术的应用操作，并对其今后在该领域的发展趋势做出讨论。

[关键字]GPS技术 变形监测 应用状况 未来发展

[中图分类号] X84 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-151-2

0前言

通过相关的专家部门的不懈研究，滑坡、地震、桥梁垮塌以及堤坝溃决等自然灾害在爆发前，灾难爆发区域多少都会产生一定的形变，上述几项自然灾害是近些年里发生较为频繁的灾难类型，正因如此，变形监测的研究成为了当下全世界所共同瞩目的一项重要内容。建筑逐渐倾向于高层化的发展，滑坡、地震等地质灾害又频繁发生，都凸显了深入研究变形监测项目的必要性。而现代科技的发展和进步，使得人们逐步提高了对变形监测的基础要求，从而促进了相关监测技术的发展。GPS技术能够对目标进行全方位、全天化的定位监测，同时提供高精度的三维坐标定点，测站之间也不存在通视要求，所以现如今被广泛应用

1各种变形监测技术的应用情况

特殊变形测量、常规大地测量、摄影测量测量以及GPS技术是变形监测中常常采用的一些测量手段，早在20世纪80年代时期，我国的变形监测都是采取常规大地测量和特殊变形测量相结合的方式来完成任务的，但是由于其作业强度太大，在测量进行的过程中又比较容易受到环境的影响，所提供的变形测量数据只停留于相对和局部的方面，所以其使用频率在逐渐降低。

航空摄影测量技术和地面摄影测量技术是摄影测量技术所包含的两大内容，就目前状况而言，大坝、桥梁、隧道、滑坡、高层建筑以及结构工程的变形监测方面都应用到了摄影监测技术，毫米级别的监测精度使得摄影监测技术得到了技术人员的认同，然而在实际应用的过程中，摄影测量技术不能与测量对象相隔距离过大，并且在设备方面的要求也较高，所以这种监测技术的应用还不是特别普及。

GPS技术的出现为变形监测注入了新鲜血液，当我国的变形监测还停留在常规大地测量与特殊变形测量相结合的技术层面上时，国外的变形监测已经进入了GPS时代，到了20世纪90年代，绝大多数的发达国家已经利用GPS技术设置网络来监测地壳的运动，进一步为地震和火山喷发等灾害预警科技作出努力。在这方面，我国的GPS技术启用的时期还不算晚，像国家GPS A级网络和中国地壳运动观测网络等多个全国性的监测网络是我国自1990年开始建立起来的，通过多年的连续观测，这些变形监测网络收集到了关于我国地壳运动水平方面比较完善的数据，东强西弱和地壳运动的非均匀性是中国地壳运动的基本特点，这样系统的规律总结有利于我国对自然灾害的防范，从而使得民众安居乐业的基本需求得以满足。

2GPS技术在变形监测中表现出的发展趋势

在对国内外变形监测技术中GPS技术的应用历史和状况有所了解后，对其当下的应用状况和变形监测项目的实际要求进行推测，笔者对该技术项目中GPS技术应用的发展趋势进行了如下内容的概括：

2.1实时在线分析系统的构建和研究

针对高层建筑、跨度较大的桥梁建设、大坝组建、滑坡以及区域限制性较强的变形监测项目中，GPS实时在线分析系统的构建是十分重要的一项发展趋向。测量数据采集、数据信息传输以及信息数据分析处理是GPS实时在线分析系统的主要构件程序，该系统建成后，能够对GPS所监测到的信息数据进行及时的处理和分析，从而使得监测对象的变形状况和预期发展能够得到及时的评价，这样一来，能够使得一些大型自然灾难发生的可能性分析和预测提供真实有效的数据根依据，这一点对于一些活跃期的断层相对运动和活跃阶段的滑坡变形监测具有重大意义。话说回来，在当下的变形监测技术环境下，若要组建起一套完整的GPS实时在线分析系统网络的话，在成本耗费方面还是比较昂贵的，因此，GPS技术实时监测低廉成本系统的研究也是当前比较实际的发展任务。

2.2“3S”集成变形监测系统的构建

所谓“3S”系统就是将GPS、GIS、RS三大技术从单独成立的发展技术集合成为一个提供变形监测信息数据以及其他灾害预警信息分析、研究技术支持的应用系统，地球科学、无线电通讯技术、计算机科学技术以及空间技术的迅猛发展，将这一集合系统的研究从想象拉入到了现实。在此要特别提出的是，GIS技术是能够把四维空间的地质现象进行系统描述的功能，而“3S”集成变形监测系统中，将这一特性进行高效利用，通过相关系统组织构件，将监测区域的地质变化状况和实时演绎过程进行记录，这一过程对于滑坡灾害现象的预测监视起到了十分重要的辅助作用。从以上笔者对“3S”系统构建内容及意义的描述中不难看出，该系统的研究和制定也是GPS技术在变形监测项目中应用发展的必然趋势之一了。

2.3其他变形监测技术与GPS技术集成组合变形监测系统的构建

虽然GPS技术的应用为变形监测技术带来了技术层面上的革新，然而在应用的过程中，GPS技术还是存在着许多不尽人意的地方。在专业的技术研究人员看来，变形监测系统的构建方面可以在研究的过程中试图在了解到某项监测任务的执行标准的基本要求后，将GPS技术与其他变形监测技术进行有机结合，组建成一套综合变形监测系统，实现变形监测技术功能方面的互补。现存的GPS变形监测技术完全可以应用在大坝、水库以及滑坡外观的精密变形监测，其研究已经深入到了板块运动和亚板块运动的层面，这在过去的变形监测技术当中，是完全无法想象的。通过技术综合集成系统的构建，GPS空间测地合成组件技术能够应用在范围较大且具备整体性的地壳运动监测，从而在分辨能力和控制能力方面得到有效的提升，这样的话，像GPS等空间测地技术也能够在大型变形监测工程中崭露头角，进而推动高精度变形监测系统的研究构建。

3归纳总结

综上所述，GPS技术由于其实时性能的表现、连续工作的特性、高精度的定位性能和自动化程度较高的基本优势，成为了灾害预测、地壳形变和工程监测的“新宠儿”。就GPS技术的本身特性而言，该技术在变形监测项目中的发展趋势要结合监测对象和监测目标的具体内容而制定，研究并构建实用性强且监测技能表现突出的GPS实时在线监测分析系统和综合性集成综合系统是当下变形监测系统发展的必经之路。与传统的地面监测技术比较而言，GPS变形监测技术有着十分明显且独特的优越性能，成本费用的降低是该技术范畴内不变的研究话题，笔者坚信，通过我们的不懈努力，我国的变形监测技术一定会为国家的建设和社会的发展提供更多的力量，进而使得我们赖以生存的环境变得更加美好。