GPS技术在变形监测中的应用

2014-07-25邹晶

科学中国人 2014年16期

邹晶

(哈尔滨市国土资源勘测规划院，黑龙江哈尔滨150090)

随着科技的进步和变形监测要求的不断提高，变形监测技术得到发展，成为当前科技普及形势下保障工程质量的重要环节。GPS技术作为一种全新的现代空间定位技术，以其高精度、全天候、自动化等诸多优点在变形监测领域得到了广泛的应用，成为变形监测技术中重要的测量手段。对工程的变形监测起着决定性作用。本文根据GPS的技术特点以及变形监测需求，针对GPS技术在变形监测中的应用进行了分析和阐述。

1.变形监测概述

物体的变形是指由于超强外力的作用导致物体的形状、大小或位置发生一定程度的变化。当变形物体超出了规定的范围，就可能会导致建筑物的正常使用，甚至会产生安全隐患和重大危害，给人们的生命和财产安全造成无可估量的损失。变形监测就是利用精密的仪器和科学的方法对变形物体进行的实时或者周期性监测，从而避免此类安全事故的产生而采取的重要措施。变形监测主要分为静态观测和动态观测两类。有些变形体的变化是随时间的变化而发生不明显的变形，这就需要长期的监测才能发现其变化的规律，这类问题适合静态观测；而有些变形体是由于外界超强外力的作用下瞬间就会发生变化，这类问题则需要动态观测。

变形监测的方法很多，传统的方法主要是利用测角、测边、水准等来测定变形，这类方法主要具有费用低、精度可靠、劳动强度大等特点。但相比传统的监测方法，GPS有着无与伦比的优势。因此，随着我国GPS技术的不断发展，在变形监测中GPS的应用也不断得到重视和加强。一些科学的变形监测技术引起了足够的重视，并得到了广泛应用。

变形监测不但是掌握工程建筑物的稳定性，为其安全运行诊断提供必要的信息的重要手段，也是正确理解变形机理，提高工程设计理论，进行反馈设计的重要措施，在实际工作中有着重要的意义。

2.GPS技术分析

GPS又称为全球定位系统，主要包括空间星座、地面控制和用户设备三部分。GPS是信息技术飞速发展的必然产物，也是社会进步的重要标志之一。GPS测量技术的迅速发展，为我国当前工程测量中的变形监测提供了科学有效的技术手段。GPS能快速、高效、准确地提供点、线、面要素的精确三维坐标和相关信息，全天候、高精度、自动化、高效益等是其重要特点，因此，GPS被广泛应用于各个领域。

GPS主要是借助于地面的接收设备、卫星等科技手段，在全球范围内进行的实时定位和导航的一套系统。在科学技术飞速发展的当今社会，作为变形监测技术的重要组成部分的GPS技术，在变形监测中的作用和优势日益突出。因为GPS技术具有能够全天候地为全球的用户不断地提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数,因而GPS在当前各类变形监测中的应用也变得越来越广泛，地位也越来越重要。

3.GPS技术在变形监测中的应用

3.1 滑坡变形监测

滑坡变形监测是变形监测中的重要组成部分，当前合理利用GPS技术能有效地解决常规监测中需要的各种数据，达到变形监测的精度要求，并且通过观测结果也可得出正确的预判，从而有效的避免了事故的发生。

当前为了让滑坡变形监测达到长期有效的目的,主要是在可能发生滑坡的影响区域以外选择基准点，在滑坡坡体上选择监测点，进行立体式监测预报。

3.2 大型建筑物的位移实时监测

由于大型建筑物具有在受到温度、风力、载荷和地震等外界因素的影响会发生位移变化的主要特点，因此需要对大型结构建筑物进行动态监测。基于建筑物的位移比较小的特点，对大型建筑物实行动态监测时，可借助于高精度的GPS定位技术，采用采用差分GPS载波相位的方法。因为刚性结构物体的位移变化很小，动态监测难以实施，所以采用GPS技术主要是用于对柔性结构物的动态位移监测，如长跨距的悬索桥、高层建筑或高塔等建筑物。

3.3 水库大坝外形变形监测

对水库大坝定期监测可以掌握大坝安全情况及未来运营状况，从而实现对大坝的安全实现控制。在监测过程中，积极主动地校核计算数据，不断改善计算方法，并且为了让监测的数据更加权威、精确，可借助于GPS技术。只有这样才可能让科技人员在对比参数和实际数据的过程中，找到影响大坝安全的主要因素，从而实现对大坝运营的安全评估，和其他未建、待建大坝的安全情况的评定。