变形监测的几种方法及其特点
【摘要】随着变形监测技术的发展和监测水平的日益提高，监测方法也变得多种多样，对自动化程度、测量精度、测量仪器和测量方法等方面的要求也越来越高。文章介绍了多种变形监测的方法，并简要评述了各种方法的优缺点。
【关键词】变形监测;gps;多天线阵列
1 绪论
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。
变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物(如大坝)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。
2 传统的变形监测方法
传统的变形监测技术有大地测量方法(边角交会、水准测量等)、陆地摄影测量法、埋设仪器法(多点位移计、倾角计、钻孔倾斜仪、
伸缩仪等)。
这些都主要依靠正倒垂线、弦矢导线、全站仪边角网和精密水准等常规方法，不仅观测周期长，而且精度受人为因素影响较大，在连续性、实时性和自动化程度等方面已越来越难以满足大型水工建筑物的动态监测要求。另外，传统的变形监测方法往往需要建立高精度的监测网，受地形条件的影响较大，监测网的网形一般比较差，从而使监测点点位精度受到较大影响。而且，传统方法通常观测时间长，劳动强度大，难以实现自动化监测。
3 用gps进行变形监测
用gps静态测量进行变形监测的方法就是找到一定数量的控制点（至少2个），建立固定的监测台对坝体的多个监测点进行坐标监测，通过后处理软件或者链接电脑实时显示出坝体位移沉降情况。
应用gps进行变形监测，目前有三种模式：第一种模式是只用几台gps接收机，人工定期逐点采集数据，通过后处理获得各期之间的变形，这种模式的gps变形监测属于常规的变形监测模式。该模式的优点是简单、经济、成本低，gps接收机可以与其他工程共享。其缺点是不能实现自动化，不能连续监测大坝变形。目前，由于许多生产单位都在致力于劳动力的精简，因此自动装置就显得越来越重要。这样的监测模式要求有一定数量的劳动力来定期地采集数据，而且还要花费一定的时间进行数据后处理。结果是关键的数据往往需要很长时间才能得到评估和分析。另外，如果监测点位于
偏远的地方，监测它们就比较困难。在偏远的、陡峭的或者有滑坡的地方，普通的监测设备很难布置和维护，而且大多数情况下它们也只能提供定期的信息。
第二种模式就是在每个监测点上都安置一台gps接收机，不间断地进行全天候自动监测。其优点是能自动连续地监测大坝变形。gps自动化监测技术，与观测边角相对几何关系的传统测量方法相比，gps监测具有很大的优点。它可以实现高度自动化，大大减轻外业强度，同时又能够迅速得到点位三维坐标。该模式是gps、数字通讯、计算机网络、自动控制、精密工程测量及现代数据处理等高新技术的集成，同时为大坝外观自动化监测提供了一种新方法；但是在实际应用中它也有弱点，系统的成本就是一个很大的问题。精密的测量型gps接收机价格非常高，若是采用传统的gps监测方案，成本会随着测点的增加呈几何级数的递增，建立起一个较大型的监测系统往往就需要天文数字的预算，从经济角度来看是不适合的。同时也制约了该模式在变形监测、预防、减少地质灾害等方面的应用。
另一种模式是以多天线共享器为核心建立的gps多天线阵列变形监测系统(gams)，该系统克服前面两种模式的缺点，发挥它们的优点，使gps自动化变形监测技术尽善尽美。在每个监测点上只需安装天线，不需安装gps接收机，即一台接收机控制8个天线，不同的天线在不同的时段与接收机相连，循环往复。这样，可以实现利用一台接收机对多个监测点进行实时监测。该系统将价格昂贵的
gps接收机阵列变成了相对廉价的gps天线阵列，从而大幅度降低监测系统的成本。
此外，灵活的系统设计方案还十分便于系统的更新和升级。gps 一机多天线监测系统还可应用到大型建筑物（高楼、特大桥梁）的安全监测和山体滑坡、泥石流等地质灾害监测与防治。
相信通过科技工作者的不断努力，变形监测技术的发展会向着自动化程度更高，测量精度更精确的方向发展，为提前预防各种地质灾害的发生，减少国家、人民的生命财产的损失做出更大贡献。
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