1、GPS 变形监测技术的现状及未来发展摘 要：GPS 技术以速度快、全天候、高精度、自动化等诸多优点，被广泛运用到高层建筑、地质灾害、矿山矿井等变形监测中，由于垂直位移监测精度低、噪声干扰等问题，促使与其他技术相互集成。文章阐述了基于 GPS 周期性与连续性 2 种变形监测模式及其数据处理方式，探讨了单一 GPS 变形监测技术存在的 5 方面主要问题，分析了目前基于 3S集成技术、在线实时分析系统、结合小波分析等主流 GPS 变形监测技术现状，提出了基于 3S 技术、Web 动态监测、四维可视化监测、移动终端监测的 GPS 变形监测未来发展趋势。 关键词：GPS 技术；变形监测；发展趋势；移动终
2、端 1 概述 在当今的世界上会有许多灾害不经意地发生，例如山体的滑坡、桥梁的坍塌、河堤的溃坝、以及房屋的倒塌，河流的改道等，而众多自然或者人工灾害的发生，与灾害本身的变形都有着密不可分的联系，从而经常会在不经意间造成严重的影响，因而在与灾害的斗争、以及预防中变形监测有着举足轻重的作用。传统的变形监测技术已经逐渐的走向末路，在科学技术的快速发展与当今社会中愈发的精准变形的监测结果，传统的技术开始变得无法完全满足当今时代对于变形监测的要求。GPS 以一种全新的具有全天候、高精度、自动化、速度快等诸多优点的空间定位技术开始出现在人类面前，GPS 逐渐的被大量灵活应用在变形监测中。 2 GPS 变形监
3、测的概要 2.1 有关 GPS 变形监测的模式 当变形体的变形速率缓慢时，或者在当地的空间范围和时间范围内有细微的差距出现时，我们能够使用 GPS 变形监测，而监测的周期频率所需要的时间有长有短，可以是一个月甚至是多年，它的监测对象可以是滑坡体、地震活跃区、大坝等。我们需要计算测量同一个测量监测点在两个或多个观测周期之间的变化大小来确定情况。或者使用 GPS 静态相对定位测量方法，用两个或两个以上的 GPS 接收器放置在观测点，同时观察一段时间。 2.2 GPS 变形监测数据处理 GPS 监测中所需要进行的数据处理主要是针对监测网的解算和平方差计算。其中与瑞士伯恩大学和 GAMITGLOBK
4、软件开发的软件伯恩的技术麻省理工学院计算 GPS 基准网基线，使用 IGS 精密星历。该软件的调整主要是采用动乐科研办公软件，最初由测绘 GPSADJ 一系列的调整处理软件和同济大学 TGPPS 静态定位后处理软件的武汉科技大学开发的。此类软件以两个不同的方面对 GPS 进行数据处理，首先是原始数据处理的 GPS基线解算，获得同步观测，二是解决了同步的整体调整和分析，获得 GPS网络的整体解决方案。对于监测点的计算，可以选择“中直接提取变形GPS 高精度计算软件” 。 2.3 GPS 变形监测问题 GPS 变形监测并非是完美无缺，在许多方面也有不足，以下便是存在的几个问题：（1）因为卫星信号受
5、到遮挡从而导致信息无法得到有效的接收，所以 GPS 变形监测的精确性和安全性不一定可靠。 （2）当利用 GPS点进行变形监测时，仅仅可以得到变形体的离散点数据，不能够得到其表面的全部数据。 （3）到现在为止，GPS 的监测水准在水平方向和垂直方向精确度不同，二者中水平方向位移的精确度很高，然而它在垂直方向上位移的精度很差，所以不适合测量在水平位移和垂直位移上都有极高要求的变形体。由此可见，GPS 变形监测在不少方面有缺陷，在使用时要实际情况为主，再以 RS、GIS 等技术作为辅助，借此来加强监测精准度。3 GPS 变形监测技术现状 3.1 在线实时分析系统 在 GPS、无线电传输及 GIS，R
6、S 等技术不断缺的进步的情况下，在针对山体滑坡和区域性地壳变形、多层建筑的监测，着手创立实时的在线动态变形监测分析系统是一个非常重要且极为明智的选择。在线动态变形监测分析系统是通过采集数据、有线传输、数据无线和数据分析处理等方面组成。它可以通过动态监测，借助无线电的传输技术，适时地将信息传输到终端，并且可以借助 GIS 进行数据处理，从而得到动态实时分析变形的结果，进而得出分析变形的规律、现状与它的发展方向，以真实可靠的科学依据实现了防灾减灾。此外，由于不少的学者使用Visual Basic6.0 可视化的工具，从而实现 GPS 与 GIS 的相互融合优势互补。进而使得远程变形监测智能预警系统
7、成功的建立。 3.2 建立 3S 集成变形监测系统 为了克服 GPS 变形监测中信号差和垂直位移监测精度低，噪音干扰等问题的局限性，所以，根据变形监测的特定对象，GPS 技术可以用 RS和 GIS 技术相结合，3 秒一体化集成变形监测体系的建立。技术如 GPS和 INSAR 技术的综合建筑变形监测系统，实现全动态测量精度四维变形（X，Y，Z，T） ，已应用于变形监测的高速公路采空区。GPS 和 GLONASS组合定位，计算双差模糊的定位，引入相对定位精度，提高定位精度的可靠性。 4 GPS 变形监测发展趋势 变形监测精度要求开始愈发的严格，现代网络信息化技术与 GPS 技术的发展又加剧了这一要
8、求，当前使用的监测技术已经无法满足逐步严格的精度要求。因而目前 GPS 变形监测发展的主流是以 GIS、RS、GPS 等3S 技术与 Web 动态监测、三维可视化监测等技术为基础相互结合，形成优势互补。 4.1 建立 GPS 变形监控在线实时分析系统 与在线实时分析系统的相互融合是 GPS 变形监测监控系统在不远的将来的一种不可阻挡的发展方向。GPS 变形监控在线实时分析系统的出现的原因有很大一部分是由于与高层建筑等地区需要 GPS 变形监控以及桥梁的越来越多而造成的。而且以实时性为核心技术基础的在线实时监控系统，它的主要特色便是依赖高速、强大的数据库在信息获取和传输以及信息的处理方面给予高度
9、支持。 4.2 基于 web 动态监测 当今社会是一个网络化的社会，在当今的社会中，我们可以把有关GPS 变形监测的数据与分析结果发布到互联网上，与此同时我们还可以上传有关变形监测的变形速率、曲线图及各种结果的预测分析，真正的达到智能化的目标，人们此时真正能够在互联网的蝮蛇网中可以随时随地的具体了解变形体的整个变形过程。 4.3 四维监测信息可视化表达 三维可视化技术实现了真正的发展，取得了质的飞跃，三维可视化技术，顾名思义它是一种在经过对地表、地面、地下等三方面的信息进行收取后，通过利用电脑软件分析数据从而构建三维模型的技术。它实现了对监测对象进行三维立体的全方位的观察。此外，在针对之前大量
10、的数据资料进行分析后，可以在时间轴上分析预测等技术，得到可视化三维预测的结果，满足了监测在 X、Y、Z、T 四维的可视化表达的要求。实现了预警预报模型的建立和对危害范围进行四维可视化分析。达到了更为立体真实的动态实时变形监测。 5 结束语 作为一种将全天候、高精度、自动化、高速度等诸多优点集于一身的 GPS 技术，毫无疑问，在针对地壳运动、地质灾害、水库工程、高层建筑等的变形监测中 GPS 具有不容置疑的作用，但是 GPS 并非完美无缺，它在高密物体覆盖区信号会变差，在垂直位移监测时精度不准确，甚至GPS 会有噪声干扰问题的局限性，此类情况的层出不穷，促使了 GPS 与遥感、地理信息系统技术等技术互相补充，从而真正的达到了实时动态的高精度变形监测的任务。GPS 技术在其他技术的出现发展中，不断的汲取优点，形成优势互补，实现了有效集成。GPS 能够充分直观、快速的达到防灾、减灾、预警、预报四维一体的检测，有效的提供了有关城市应急的技术支持。 参考文献 1何雪.GPS 监测系统设计的实现J.科技月刊，2007（06）. 2朱代尧，刘小阳.GPS 在灾害监测中的应用综述J.防灾科技学院学报，2007. 3赵宜行.GPS 技术的应用与数据处理D.青岛理工大学，2009.
