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论变形监测技术的现状与发展趋势水库大坝作为国民经济重要的基础设施，其安全性备受瞩目。
变形监测是大坝安全监测重要的一部分，可以较为直观地反映水库大坝的变形位移情况，但有些水库大坝运行期间，变形监测系统会出现各种问题。
文章阐述水库大坝变形监测技术的现状以及发展趋势，以期可以为相关人士提供一定的参考和帮助。
标签：变形；监测技术；现状；发展趋势一、常规的变形监测系统及方法（1）水平位移监测：对水工建筑物的顺水流方向或顺轴线方向的水平位移变化进行监测。
常用观测方法分基准线法、大地测量方法两大类。
基准线法是通过一条固定的基准线来测定监测点的位移，常见的有视准线法、引张线法、真空激光准直法、垂线法。
大地测量方法主要以外部变形监测控制网点为基准，以大地测量方法测定被监测点的大地坐标，进而计算被监测点的水平位移。
常见的方法有交会法、精密导线法、三角测量法、极坐标法、GNSS观测法等。
（2）垂直位移观测：对水工建筑物垂直方向的位移变化进行测量，用以了解水工建筑各个设计监测部位的垂直位移变化情况，进而确定水工建筑随着施工及蓄水等因素变化、基础的沉降抬升情况，从而掌握水库大坝的状态。
常用的方法有几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法、双金属标法、水管式沉降仪法等。
（3）挠度观测：一般用于混凝土坝，以坝体内置的铅垂线（正垂线和倒垂线）为基准，测量坝体不同高度相对于铅垂线的水平位置变化，从而确定坝体的挠曲变化。
（4）裂缝观测：对建筑物产生的裂缝或库岸边坡裂缝进行位置、长度、宽度、深度、错距等监测，以了解裂缝的变化情况。
一般采用丈量方式，可采用检定过的钢尺、铟钢尺等进行精密量距，也可在内部坝块接缝处埋设测缝计，在坝趾和混凝土面板接缝之间还需要埋设三向、双向测缝计，在山体或基础应力较大处埋设裂缝计，用于监测施工缝、周边缝等开合情况。
（5）滑坡及崩岸观测：滑坡体崩岸区应进行定期监测，并进行巡视检查，必要时进行预警，减少突发事件发生时的损失。
毕业论文--现代变形监测的技术分析与发展趋势现代变形监测技术：现状分析与未来发展趋势摘要：随着现代工程建设的飞速发展，变形监测技术的需求日益增长。
本文首先分析了现代变形监测技术的发展现状，然后讨论了新的监测技术在变形监测中的应用，最后预测了变形监测技术的发展趋势。
研究结果表明，现代变形监测技术正朝着自动化、网络化、多层次的方向发展。
一、引言变形监测是工程建设中的重要环节，对于保障工程安全、预防灾害具有重要意义。
随着现代科技的发展，变形监测技术也在不断进步。
本文旨在深入分析现有的变形监测技术，探讨新型技术在变形监测中的应用，并展望未来的发展趋势。
二、现代变形监测技术的发展现状现代变形监测技术已经从传统的手动测量和定性描述转向自动化、定量测量和数据分析。
其中，空间信息和近景摄影测量为变形监测提供了新的技术手段。
这些技术能够实现大范围、高精度的数据获取和处理，极大地提高了变形监测的效率和精度。
此外，基于GIS的变形监测数据管理和分析也得到了广泛应用。
GIS能够实现数据的集成、可视化与分析，为研究人员提供强有力的决策支持。
三、新型技术在变形监测中的应用随着科技的不断发展，新型的变形监测技术也在逐步得到应用。
其中，基于近景摄影测量的三维激光扫描技术和基于GPS的自动化监测系统是最具代表性的两种技术。
近景摄影测量结合了传统的摄影测量和计算机视觉技术，可以实现大范围、高精度的数据获取和处理。
三维激光扫描技术则可以获取高精度的三维地形数据，对建筑物等对象的变形进行精确分析。
GPS技术则以其高精度、高效率的优点，广泛应用于自动化监测系统中。
通过接收GPS信号并处理分析，可以实现对建筑物的实时、自动化监测。
四、未来变形监测技术的发展趋势随着科技的不断发展，未来变形监测技术将进一步实现自动化、网络化和多层次化。
具体来说，以下几个方面值得期待：1.自动化：未来的变形监测将更多地依赖自动化设备和技术，如自动测量机器人、智能传感器等，以实现数据的自动获取、处理和分析。
GPS在变形监测中的应用现状及发展趋势摘要：由于GPS 可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数，目前在各类变形监测中已得到了广泛的应用。
本文简要介绍了GPS 变形监测技术概念和意义，详细总结了GPS变形监测的应用现状及发展趋势。
关键词：GPS；变形监测；应用现状；趋势Abstract: Because GPS can continuously provide high precision 3D coordinates, to any user global all-weather three-dimensional velocity and time information and other technical parameters, present in all kinds of deformation monitoring has been widely used. This paper briefly introduces the concept and significance of GPS deformation monitoring technology, summarizes the application status and development trend of GPS deformation monitoring.Key words: GPS; deformation monitoring; application status; trend一、GPS概述全球定位系统(GPS)作为20世纪一项高新技术，具有速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定点的三位坐标及精度高等优点，因而获得了广泛应用。
目前GPS精密定位技术已经广泛地渗透到经济建设和科学技术的许多领域，对经典大地测量学的各个方面产生了极其深的影响。
它在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量、地球物理探测、资源勘探、航空与卫星感、工程变形监测、运动目标的测速以及精密时间传递等方面的广泛应用，充分显示了卫星定位技术的高精度与高效益。
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技术在变形监测中的应用和发展趋势摘要：科学技术的不断发展，为GPS技术在各个领域中的应用提供了广阔的空间。
GPS技术作为建筑工程常用的变形监测技术，其对于建筑工程施工质量的提升具有极为重要的意义。
文章主要是就GPS技术在建筑工程变形监测中应用和发展趋势进行了分析与探讨。
关键词：变形监测；GPS技术应用；发展趋势引言变形监测技术是变形监测开展的基础，由于变形监测技术在实际应用过程中，自身存在着较大的不稳定性，再加上外界环境因为对其影响较大，所以经常出现监测结果不准确的现象。
而GPS技术的应用则不仅彻底改变了传统变形监测技术存在的不足之处，同时GPS技术具有的全天候、无间断监测特点，也促进了变形监测精确度的稳步提升。
1、GPS技术在变形监测中具体原理分析1.1GPS技术原理分析GPS操作主要是由监测站、主控站等组成。
在这其中监测站最重要的工作就是进行相关数据信息的收集、分析、处理，其主要有双拼GPS接收机、环境数据传感器、高精度原子钟等设备组成。
而主控站的工作则发挥着协调和管理地面监测系统的作用。
在实际操作的过程中，监测站将其所收集到的数据信息井分析处理后，传递至主控站，然后再由主控站对相关数据进行推算，并以此为基础提供经过修正的变形参数，将数据信息传递至下一个环节，最后生成准确的监测数据信息。
1.2GPS技术在变形监测中的应用原理变形监测应用GPS技术前，工作人员必须在了解其工作原理的基础上，应用和管理GPS技术。
监测站利用GSP技术收集素哟要监测内容的信息和数据，然后将其传送至主控站，再由主控站进行进一步的分析和处理，最后再由传输系统相关相关数据传送给软件端，由软件端对数据信息进行最终的处理。
另外，由于GPS技术采集到的监测数据是监测项目所反馈的最原始的数据信息，这些元原始数据信息不仅是判断变形深度和变形量的重要依据，同时基坑变形发生的位置也是以此为基础判断的。
2、GPS技术在变形监测中的应用2.1 GPS在建筑变形监测的具体应用分析如果将《建筑变形测量规范》（JDJ8—2016）、《工程测量规范》（GB50026—2016）作为依据的话，那么针对高层建筑的倾斜监测则需要由设计和施工企业共同协作完成。
GPS定位技术在变形监测中的应用GPS定位技术为变形监测提供一种新的手段，由于GPS具有自动化程度高、速度快、同时测定点等监测优势，被广泛应用于各种精密工程，通常GPS技术应用采用定期复测与长期连续监测模式，用户设备只需要接收卫星信号，就可以获取精准的定位信息和导航数据。
本文以下主要通过GPS定位技术的探讨，提出了在变形监测中的应用参考。
标签：GPS技术；变形监测；定位系统0 前言GPS定位技术是导航技术、卫星定位与现代通信技术的融合，作为新一代空间定位系统，GPS可削弱系统误差的影响，提高监测的精准度和监测效率。
当前GPS定位技术在变形监测中迅速得到了推广，是一种极为有效的变形监测方法。
但由于应用过程中会受到多方面误差源的影响，导致GPS定位技术难以达到三维监测。
因此，在实际应用过程中应消除和减弱系统误差，进一步提高GPS技术的应用和推广。
1 GPS定位技术在变形监测中应用特点及途径1.1 GPS定位技术系统组成部分GBS全球定位技术，可以为用户提供精准的速度、时间、三维坐标等精准信息，具有实时性、全球性、连续性等监测优点，被广泛应用于各种大型工程监测。
GPS定位技术主要由空间技术、控制系统、用户部分组成。
GPS空间技术由多颗卫星组成，卫星均匀分布于55°的轨道，运行周期约为12恒星时，为地球表面、任一地点，提供实时和全球性导航定位；控制系统是由全球地面跟踪站组成的监控系统，提供GPS卫星播发的星历，控制卫星的轨道运行，向卫星传输信息资料以及卫星设备运转等工作；用户部分主要包括数据接收机、数据处理软件等设备，主要负责接收、转换、测量卫星传输的GPS信号，完成导航和定位。
1.2 GPS定位技术在变形监测中的应用途径GPS定位技术在变形检测中应用，相对常规电子测量仪器具有不可比拟的优越性，实时、连续和高精度的自动监测极大提高了测量精度和效率。
GPS定位技术在变形监测应用主要表现以下几个方面：桥梁健康监测方面，GPS定位技术进行桥梁变形监测，可以避免传统测量技术在通视、高差、距离等方面存在的问题，在提高监测效率的同时，减少外业工作量；大坝安全监测方面，GPS定位技术主要包括裂缝、位移、扰度等方面的检测，当大坝在水负载重压下产生变形后，会产生溃坝的危险，需要利用GPS定位技术长期进行高精度变形监测；滑坡监测方面，GPS自动化程度高，可以达到mm级的精度，并自行对数据进行采集；高层建筑监测方面，建筑物体监测环境复杂、几何尺寸较大，对监测精度要求较高，相对于传统测量可以实现实时性与连续性的高精度定位测量，可获取不大于10mm的高程精度测量，精确监测高层建筑物的动态特征；总之，GPS技术可以在更多领域进行高精度、实时性、连续性、高可靠性的变形监测。
GPS技术在变形监测中的应用综述
肖鸾;胡友健;王晓华
【期刊名称】《工程地球物理学报》
【年(卷),期】2005(002)002
【摘要】全球定位系统GPS(Global Positiming System),以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,对经典大地测量学以及地球动力学研究的
诸多方面产生了极其深刻的影响,在工程及灾害监测中的应用也越来越广泛.然而,目前GPS在变形监测方面的应用也存在不足和局限性.本文首先对常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS技术用于变形监测的现状及其特点进行
总结,然后对目前GPS用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一介绍和分析,最后探讨GPS变形监测技术的发展趋势.
【总页数】6页(P160-165)
【作者】肖鸾;胡友健;王晓华
【作者单位】中国地质大学工程学院,武汉,430074;中国地质大学工程学院,武
汉,430074;中国地质大学工程学院,武汉,430074
【正文语种】中文
【中图分类】P258
【相关文献】
1.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用 [J], 易恒
2.工程变形监测中GPS技术的应用分析 [J], 岳军红;郭剑;杜江丽;刘军峰
3.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用 [J], 易恒
4.GPS技术与数据处理在水利水电工程变形监测中的应用 [J], 周旭
5.GPS技术在工程变形监测中的应用探讨 [J], 梅泽;赵旭坤
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GPS技术变形监测技术论文摘要：本文主要提出GPS用于滑坡变形监测的设计方法，包括GPS工作的原理和特点，以及监测网的技术设计，监测网的外业观测等内容。
并通过GPS变形监测实例表明监测成果的正确性。
GPS滑坡监测是一种高效实用的方法。
随着GPS定位技术的发展，仪器功能改进、各种解算模型的完善，GPS在滑坡监测中有非常广阔的应用前景。
滑坡属于一种严重的自然地质灾害。
每当滑坡发生时，都会对人民的生命和财产造成巨大的损失，所以建立安全可靠的滑坡监测显得非常重要。
滑坡变形监测工作是对滑坡关键部位进行连续监测，为评估其稳定性、耐久性和可靠性提供有价值的信息。
以往滑坡监测方法是用常规大地测量方法，平面位移采用经纬仪导线或三角测量方法，高程用精密水准测量方法。
20世纪80年代中期出现全站仪以后，利用全站仪导线和电磁波测距三角高程方法进行变形监测。
随着GPS技术的发展以及在各种工程中越来越多的应用，利用GPS技术对滑坡动态监测也日臻成熟，在大面积的滑坡监测研究中显示出巨大的应用潜力。
1 GPS的工作原理GPS系统由3部分组成：空间部分，地面监控部分和用户接收设备部分。
GPS卫星星座由24颗高约20200 kg的卫星群组成，其中21颗工作卫星和3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每颗轨道4颗卫星。
各轨道平面与地球赤道面的倾角为55 °，各轨道平面之间的交角为60 °，卫星运行的轨道周期为11小时58分，这样可以保证在任何时间和任何地点地平线上可以接收4到11颗卫星发送出的信号。
空间部分的功能是主要执行地面监控站的指令，接收和储存由地面监控站发来的导航信息；同时向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准。
GPS定位过程中，存在着三部分误差：一部分是对每一个用户接收机公有的，例如，卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等；第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差，第三部分为各用户接收机所固有的误差，例如内部噪声、通道延迟、多路径效应等。
分析GPS变形监测技术的现状与发展趋势摘要：在国内科技水平逐渐强化的背景下，变形监测技术最得了很大的发展，现如今，全球定位系统GPS，以其持续、高精准等良好的特点，而在诸多变形监测技术中被充分运用，然而以现阶段的情况来分析，GPS变形监测技术还是体现出诸多问题，那么在本文中，就将对GPS变形监测技术的现状与发展趋势做出探析。
关键词：GPS技术；变形监测；运用现状；发展趋势引言GPS技术属于新型的科学技术，在对运用过程中，其会体现出不可替代的作用。
其能够向世界范围内的所有用户持续提供的，民众所需求的高精准性的3D坐标、时间信息等参数，并且也属于所有变形监测技术中，运用程度最为深广的先进技术。
因全球范围内或大或小的地质灾害的出现是无可防备的，所以就只能将对其实行最大化的防控，从而使地质灾害为现实环境带来最轻的损害。
如果将GPS变形监测技术进行合理运用，就会实现以上目标。
1 GPS变形监测技术概述所谓变形监测，也就是说对路基、建筑的沉降、偏离原位等情况做出监测，是为了掌握引起变形的主要因素和指定时间内的变形数据。
在具体监测期间，倘若所监测的变形始终处于一定范围内，就可确定为普通变形状态，然而若形变已高出一定范围，则可能会干扰到建筑的稳定运用，则可能意味着有更大安全风险的降临，所以在这样的环境中就能够分析出，变形监测需要具备较高的精准度。
而其精准度重点是由建筑设计中允许变形值的高低来决定。
2 GPS变形监测模式及其存在的问题2.1GPS变形监测模式从综合角度来说，GPS变形监测技术通常可体现为两种模式，也就是周期性和连续性。
第一是周期性模式。
如果监测装置所要监测的对象，其形变发展较为迟缓时，就需要将这特定对象的时间、空间设定为与时间无关的物理量。
此时，周期性模式就能够体现其现实作用，而对指定对象做出规律性的监测。
在这样条件下所实行的监测，都属于静态监测。
这种监测模式通常都需要配备二台以上的接收机来提供信号传输顺畅的保障。
GPS在变形监测中的应用及发展前景摘要：工程的变形监测分析与灾害预报是20世纪70年代发展起来的新兴学科方向，由于建筑物以与工程建设有关的对象所可能引发的灾害，关系到人民生命和财产的安全。
变形监测不仅对监测建筑物的安全、防止事故发生有重大意义，而且积累监测资料、检验工程设计是否合理也具有重要作用。
本文主要讲述工程的变形监测的数据处理方面的基本知识，有关变形分析与灾害预报方面的一些问题。
本文针对GPS 动态监测数据处理与分析提出的新要求，进行动态监测数据特征提取及模型化的研究，综合应用混沌等现代非线性理论与方法。
在测绘领域,随着GPS 测量技术的发展,工程测量的作业方法发生了历史性的变革。
GPS 技术具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位等功能,现已成功应用于工程测量等诸多领域。
关键词：变形监测；GPS；控制网；数据处理；自动化主题1 GPS技术和变形监测1.1 GPS技术全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
GPS定位系统由于其定位的高度灵活性和常规测量技术无法比拟的高精度，成为测量学科中革命性的变化。
若以从遥感影像中提取的土地利用现状进行对比分析，控制点的位置选择和精度要求较高，要在土地利用现状图上找到控制点作为几何纠正基础，GPS 的精确定位等功能则体现出卓越的优势。
目前，GPS已经成功地应用于勘测制图、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科1.2 变形监测1.2.1 变形监测的定义变形监测是对监测对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征。
变形监测又称变形测量或变形观测，它包括全球性的变形监测、区域性的变形监测和工程的变形监测。
全球性的变形监测是对地球自身的动态变化，如自转速率变化、极移、潮汐、全球板块运动和地壳形变的监测。
第31卷第5期2006年9月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ngV o l 131N o 15Sep作者简介:胡友健(1960O ),男,工学博士,教授,现主要从事GPS 技术在工程与灾害监测中的应用研究;近3年内主编《全球定位系统(GPS )原理与应用》,发表论文10余篇。
E O m a i:l huyouji an @cug 1edu 1cn收稿日期:2005O 11O 16基金项目:中国地质大学留学回国人员科研基金项目资助(CUGLX0505082)论GPS 变形监测技术的现状与发展趋势胡友健①,梁新美①,许成功②(①中国地质大学工程学院,武汉 430074;②郑州经济管理干部学院,郑州 450000)【摘 要】全球定位系统GPS ,以其连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高等优点,在变形监测中的应用越来越广泛。
然而,目前GPS 在变形监测方面的应用也存在不足和局限性。
本文首先对常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS 技术用于变形监测的现状及其特点进行总结,然后对目前GPS 用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一介绍和分析,最后探讨G PS 变形监测技术的发展趋势。
【关键词】GPS ;变形监测;应用现状;发展趋势【中图分类号】P228;P258 【文献标识码】A 【文章编号】1009O 2307(2006)05O 0155O 031 引言现实世界中许多灾害的发生与变形有着极为密切的联系,例如地震、溃坝、滑坡以及桥梁的垮塌等等,都是典型的变形破坏现象。
因而,变形监测研究在国内外受到了广泛的重视。
随着各种大型建筑的大量涌现以及滑坡等地质灾害的频繁发生,变形监测研究的重要性更加突出,推动着变形监测理论和技术方法的迅速发展。
目前,变形监测正向多门学科交叉联合的边缘学科方向发展,成为相关学科的研究人员合作研究的领域。
已有的研究工作涉及地壳形变、滑坡、大坝、桥梁、隧道、高层建筑、结构工程及矿区地面变形等。
随着科学技术的进步和对变形监测要求的不断提高,变形监测技术也在不断地向前发展。
全球定位系统G PS 作为20世纪的一项高新技术,由于具有定位速度快、全天候、自动化、测站之间无需通视、可同时测定点的三位坐标及精度高等特点,对经典大地测量以及地球动力学研究的诸多方面产生了极其深刻的影响,在工程及灾害监测中的应用也越来越广泛。
然而,目前G PS 在变形监测方面的应用也存在不足和局限性。
本文首先对常规大地测量技术、特殊变形测量手段、摄影测量技术和GPS 技术用于变形监测的现状及其特点进行总结,然后对目前GPS 用于变形监测的模式、数据处理方法及其存在的问题作一介绍和分析,并探讨其发展趋势。
2 变形监测技术概述变形监测技术包括常规大地测量技术、特殊变形测量技术、摄影测量技术和GPS 技术。
在20世纪80年代以前,变形监测主要是采用常规大地测量和某些特殊测量技术。
常规大地测量,是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值,其优点是:①能够提供变形体整体的变形状态;②适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境;③可以提供绝对变形信息。
但外业工作量大,布点受地形条件影响,不易实现自动化监测。
特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量,它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点,但通常只能提供局部的和相对的变形信息。
摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。
近10余年来,近景摄影测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡、结构工程及高层建筑变形监测等方面得到了应用,其监测精度可达到mm 级[1,2]。
与其他变形监测技术相比较,近景摄影测量的优点是:①可在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位关系;②可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测;③相片上的信息丰富、客观而又可长期保存,有利于进行变形的对比分析;④监测工作简便、快速、安全。
近几年发展起来的数字摄影测量技术,也在建筑物及滑坡等变形监测中得到了成功的应用[3,4],并显示出良好的应用前景。
此外,空中摄影测量技术亦在较大范围的地面变形监测中得到了应用[5]。
但由于摄影距离不能过远,且大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备,摄影测量技术在变形监测中的应用尚不普及。
G PS 技术的应用给测量技术带来了一场深刻的革命。
据资料介绍,国外从20世纪80年代开始用GPS 进行变形监测[6]。
从90年代以来,世界上许多国家纷纷布设地壳运动G PS 监测网,为地球动力学研究和地震与火山喷发预报服务。
例如,日本国土地理院从1993年开始了GPS 连续观测网的筹建工作,到1994年日本列岛已建立由210个GPS 连续观测站组成的连续监测系统(CO S MO S),目前的观测站总数已发展到1000多个[7]。
该系统于1994年10月1日正式起用,10月4日就监测到北海道东部近海811级大地震,并清晰地记录了地震前后的地壳形变。
此后,又成功地捕捉到三陆远海地震及兵库县南部地震的地壳形变。
1995年1月17日,在日本阪神712级大地震后,该系统在进行快速、准确、精细地监测与分析地壳运动方面起到了很大的作用。
G PS 技术是监测地壳形变和板块运动的有效手段。
我国在利用G PS 进行地壳形变监测方面起步较早。
从1990年开始,先后建立了多个全国性的GPS 监测网(包括中国地壳运动观测网络、国家GPS A 级网等)和主要活动带的区域性G PS 监测网(包括青藏和喜马拉雅山地区、川滇地区、河西和阿尔金地区、新疆和塔里木地区、华北地区和福建沿海地区的G PS 监测网等),进行了多期的复测和连续观测,并利用这些资料首次建立了定量的中国大陆及其周围地区地壳运动的速度场,给出了中国大陆地壳水平运动的基本特征,得到了中国地壳水平运动呈现明显的非均匀性,西强东弱,西部地区的地壳运动受印度板块强烈冲击呈现南北向缩短、东西向伸展、有明显块体特点等重要结论[8O 11]。
在大坝外观变形监测方面,已成功地建立G PS 自动化监测系统。
我国在青江隔河岩大坝建立的GPS 自动化变形监测系统,由数据采集、数据传输、数据处理与分析3大部分组成[12]。
数据传输部分及时准确地传输观测资料及有关信息(观测值、卫星星历)到控制中心,也能在总控室中对各接收机进行遥控(譬如:开机、关机、改时段长度、设置采样率、截止高度角等参数)。
数据处理及管理部分主要由总控软件、数据自动处理软件、自动变形分析软件和数据库管理等部分组成。
该系统曾在1998年长江抗洪中发挥了重要作用。
在GPS用于滑坡变形监测方面,D i ng X L于1999年提出了一机多天线的思想并成功研制了一机多天线G PS变形监测系统[13],它不改变目前已有的GPS接收机的结构,而通过一个附加的G PS信号分时器来实现一机多天线。
这一思想在设计上是多天线阵列与接收机的连接使用一个时分单通连接开关,即GPS多天线转换开关GM S(GPS M u lti O antenna S w itch),它能与任意多个GPS天线相连。
实践证明,采用一机多天线GPS系统,不仅可大大节省硬件设备费用的投入,而且能够有效地应用于滑坡和大坝等局部变形监测[14,15]。
3GPS变形监测及其存在的问题311GPS变形监测模式G PS用于变形监测的作业方式可分为周期性和连续性两种模式(Ep i sod i c and Conti nuousM ode)。
31111周期性监测模式当形变体的变形速率相当缓慢(如地壳运动,处于缓慢变形阶段的滑坡体位移等),在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时,可利用GPS进行周期性变形监测,监测频率视具体情况可为数月、一年或甚至数年之久。
此时采用G PS静态相对定位方法测量,将2台以上G PS接收机安置在观测点上同步观测一段时间,观测时段长度和时段个数依监测精度的要求而定。
一般采用边连接方式构成监测网,数据处理与分析在事后进行,用后处理软件进行基线解算,经过平差计算求得观测点的三维坐标。
这种方法尤其适用于长边监测网,边长相对精度可高达10-9。
31112连续性监测模式连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集,获得变形数据系列,此时监测数据是连续的,具有较高的时间分辨率。
根据变形体的不同特征,GPS连续性监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测,一般要求变形响应的实时性。
例如,大坝在超水位蓄洪时,必须时刻监视其变形状况,要求监测系统具有实时的数据传输和数据处理与分析能力。
对于桥梁的静动载试验和高层建筑物的振动测量等,其监测的主要目的在于获取变形信息及其特性,数据处理与分析可以在事后进行。
对于建在活动的滑坡体上的城区、厂房,需要实时了解其变化状态,以便及时采取措施,保证人民生命财产的安全,可采用全天候实时监测方法,即建立G PS自动化监测系统。
系统的精度可按要求设定,目前最高监测精度可达到亚毫米级。
系统的响应速度快,从控制中心敲击键盘开始,几分钟内可以了解到监测点位置的实时变化情况。
在动态监测方面,过去一般采用加速度计、激光干涉仪等测量设备测定建筑结构的振动特性,但是,随着建筑物高度的增加,以及对监测工作的连续性、实时性和自动化程度的要求的提高,常规测量技术已越来越受到局限。
GPS作为一种新方法,随着其硬件和软件的发展与完善,在大型结构物动态特性和变形监测方面已显示出独特的优越性。
近几年来,国内外利用G PS在这方面进行了一些试验研究工作。
例如,利用GPS技术对加拿大卡尔加里(Calgary)塔在强风作用下的结构动态变形进行了测定;国内对一些大跨度悬索桥和斜拉桥(如广东虎门大桥)已尝试安装GPS实时动态监测系统,深圳帝王大厦的风力振动特性采用了GPS进行测量[16]。
为了获得监测对象的动态特征,需要进行连续的、高频率的数据采样。
高采样率卫星接收机(20H z、10H z、5H z)的出现,使之成为研究各种工程建(构)筑物的动态变形特征的新方法。
312GPS数据处理方法G PS变形监测网的基线解算和平差计算,目前一般是采用瑞士BERNESE大学研制开发的BERNESE软件[17]或美国麻省理工学院研制开发的GAM IT/GLO B K软件[18]和I G S精密星历[19]。
BERNESE和GAM I T/GLOBK软件均为科研用途的高精度GPS数据处理软件,其数据处理分为两个主要方面:一是对G PS原始数据进行处理后获得同步观测网的基线解;二是对各同步观测网的解进行整体平差和分析,获得G PS网的整体解。
数据处理的重点都在于对同步网的基线处理,而在网的平差分析方面,特别是多个子网的系统误差分析、粗差分析及随机误差处理方面,目前还没有很理想的方法。
