基于GNSS技术的自动化变形监测系统

水库大坝GNSS位移自动监测系统方案一、方案背景我国已拥有水库大坝9.8万余座，其中95%以上为土石坝，95%以上是上个世纪80年代以前建设的老坝。

虽然近10年来我国进行了大规模的病险水库除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率非常高。

大坝作为一种大型水工建筑物，其投资和建成后产生的效果都是巨大的，同时由于其结构、运行环境等因素的复杂性，加上设计、施工、运维的不确定性，如果发生意外变形，失事后造成的灾难也是极其严重的。

因此对水利水电大坝运行状态进行持续的实时监测，是十分有必要的，不仅可以为大坝提供安全评估，保证大坝的安全运行，对水库大坝安全自动化监测预警意义重大。

二、系统组成水库大坝GNSS位移自动监测系统采用无人值守自动化监测，以物联网、互联网、北斗+等技术为理论基础，以自主研发的监测平台及各类传感器为核心，充分利用各种监测手段，建立地表和地下深部的三维立体监测网，对水库大坝坡进行系统、可靠的变形监测。

实时监测水库大坝不同部位各类型裂缝的发展过程，岩土体松弛以及局部坍塌、沉降、隆起活动；地下、地面变形动态（包括滑坡体变形方向、变形速速、变形范围等）；地下水水位、水量、水化学特征变化；倾斜和大坝各种建筑物变形状况；降雨以及地震活动等外部环境变化等，据此对水库大坝滑坡变形发展和变形趋势作出预测，判断其稳定状态给出水库大坝失稳预警值，指导施工，反馈设计和检验治理效果，了解工程实施后的变化特征，为设计施工及灾害预警提供科学依据。

可以把高水库大坝综合在线监测分为四层：感知层、网络层、平台层、应用层。

感知层：实时感应水库大坝监测参数传感器的状态，如GNSS表面位移监测、地下水位、土壤含水率、土压力、和视频监控摄像机，降雨量等前端感知设备；网络层：支持数据通信，可上、下双向通讯，支持无线蜂窝网络、短信、北斗、PSTN、超短波、ZigBee等通信方式。

感应设备可通过监测预警平台的通讯方式，上行发送至监测控制中心平台。

GNSS和InSAR组合监测系统设计GNSS（Global Navigation Satellite System）和InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar）是两种常用于监测地壳变形的技术。

GNSS利用全球定位卫星系统，通过测量接收站与卫星之间的距离差异，可以计算出地壳的运动和变形；而InSAR利用合成孔径雷达技术，通过测量雷达波传播时间的差异，可以获得地表形变的信息。

将这两种技术结合起来，可以提高地壳变形监测的精度和范围。

一、接收站布置GNSS接收站应该均匀分布在研究区域内，以获得全面的地壳运动信息。

接收站应远离建筑物、输电线路等干扰源，并具备良好的观测环境和条件。

二、InSAR数据获取InSAR的数据主要来自合成孔径雷达卫星，因此系统设计时需要选择合适的卫星，并合理安排数据获取时间和区域。

还需要考虑卫星轨道参数、地表覆盖情况等因素。

三、数据处理和分析GNSS和InSAR获取的数据需要经过精确的处理和分析才能得到地壳运动和变形的信息。

GNSS数据处理主要包括多普勒效应的修正、电离层延迟的消除等；InSAR数据处理主要包括相位解缠、大气延迟的修正等。

处理完成后，可以绘制出地表形变图，并进行相关数据分析。

四、系统集成和监测平台搭建将GNSS和InSAR数据进行集成，可以提高地壳变形监测的精度和范围。

还可以利用先进的信息技术手段，建立统一的监测平台，实现数据的实时监测和分析。

五、结果解释和应用根据监测数据的结果，可以对地壳运动和变形进行解释和分析。

还可以将监测结果应用于地壳运动预警、灾害防控等方面，为相关部门和群众提供科学依据。

GNSS和InSAR组合监测系统的设计需要考虑接收站布置、数据获取、数据处理和分析、系统集成和监测平台搭建等方面的问题。

只有将各个环节有效地组合起来，才能实现高精度、全面的地壳变形监测。

基于GNSS实时监测的⼟⽯坝表⾯变形时序分析（1.深圳市⽔务规划设计院有限公司，⼴东深圳518000；2.武汉⼤学卫星导航定位技术研究中⼼，湖北武汉430079）要：利⽤茜坑⽔库主坝GNSS⾃动化监测系统的实测数据，采⽤回归分析的⽅法进⾏坝体表⾯变形分析，建⽴包含⽔位和时间的数学模型，摘要：对观测墩位移变化进⾏预测分析，并结合实测值对预测值进⾏验证。

结果表明，茜坑⽔库主坝上下游⽅向的变形主要由⽔库⽔位变化引起，竖直⽅向的变形主要由时效因素引起。

通过建⽴⽔库上下游⽅向变形随⽔位变化的模型，结合实测数据修正，实现了有效的变形预测，预测结果可应⽤于变形监测系统的⾃动预警。

GNSS⾃动化监测系统获取的长期、连续的变形数据，为分析⼟⽯坝表⾯变形的机制提供了数据⽀撑。

关键词：GNSS；变形监测；回归分析；预警；⼟⽯坝；茜坑⽔库20世纪以来，先后发⽣的法国Malpasset拱坝（1959年）、意⼤利Vajaut拱坝（1963年）、我国板桥和⽯漫滩⽔库⼤坝（1975年）、美国Teton⼟⽯坝（1976年）、我国沟后⽔库混凝⼟⾯板堆⽯坝（1993年）等溃坝事件，给当地造成了巨⼤灾害和惨重的经济损失［1-2］。

截⾄2013年，我国共普查库容10万m3及以上的⽔库⼯程98 002座［3］，这些⽔库⼤坝的安全运⾏不仅关系到其⾃⾝效益的发挥，更关系着⽔库下游⼈民的⽣命财产安全，因此对⼤坝进⾏安全监测⼗分必要。

⼤坝变形监测可以直观反映⼤坝运⾏状态，许多⼤坝出现异常，最初都是通过变形监测值发⽣异常反映出来的，因此变形监测被列为⼤坝安全监测的⾸选监测项⽬［2，4-6］。

⼤坝变形监测的⽬的是及时获取⼤坝的表⾯变形信息，为⼤坝安全评估提供数据⽀撑，并在⼤坝出现异常时进⾏预警。

GNSS（Global Navigation Satellite System）是全球导航卫星系统的统称，包括美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO和中国北⽃系统。

近年来，随着GNSS 技术[1-2]、数据远程传输技术[3]和互联网技术[4]的不断成熟，使得边坡监测越来越向全天候、高精度、自动化方向发展，自动化监测方法[5-7]的出现改变了人工观测方式，系统服务器24h 工作，能够保证及时对数据进行解析处理，以便随时掌握边坡的安全情况[8]。

本文从某工程边坡安全稳定的角度出发，以GNSS 技术为基础，将其与数据远程传输技术相结合，构建边坡自动化监测体系，运用到边坡结构安全监测中，并对其监测结果进行了研究。

1GNSS自动化监测关键技术利用GNSS 技术进行边坡监测，包括基准站和采集站，将1台GNSS 接收机固定稳固安置在远离变形区域的位置作为基准站，另外多台GNSS 接收机安置在坡体位移点作为监测站，基准站和监测站同时启动，并以载波相位作为观测量，通过数据传输系统将同一时刻的GNSS 基准站和GNSS 监测站的原始观测数据发送到监测中心，利用专业软件对数据进行自动解算处理，从而得到监测站实时的mm 级坐标值[9]。

2边坡监测系统建设基于GNSS 的边坡自动化监测技术是由数据采集终端、通信网络和监测中心组成[10]。

数据采集终端可以在边坡上连续工作，它将各个独立的数据通过GPRS 网络发送到监测中心。

通信不受距离限制，可以把监测中心设置在远离环境恶劣的监测现场，有效保障了系统的正常运行。

2.1数据采集终端建设依据边坡工程钻探、地质勘查和设计施工等已有资料，在边坡变形区外一个稳定基础上布设一个GNSS 基准点，点名：（GNSS JZ1），设置定时启动，与其他监测站同步运行；在变形区关键断面处布设4基于GNSS 的边坡自动化监测系统应用研究王豪威1（1.核工业航测遥感中心,河北石家庄050002）摘要：边坡工程对安全性要求极高，对其进行变形监测是保证边坡安全运行的重要措施。

GNSS 技术具有数据实时采集、实时分析、可全天候观测、易于实现全系统的自动化等优势。

以GNSS 技术为基础，将其与计算机技术、数据远程传输技术相结合构建边坡自动化监测系统，并将其运用到边坡结构安全监测中。

GNSS在变形监测中的应用摘要：地壳运动对人类生活造成了很大的影响，滑坡现象就是在地壳运动中产生的，在地表山坡的地质情况下比较常见。

这种现象的出现，不仅影响了原住民的人身安全，对经济的发展也非常不利。

为了减少滑坡现象对人们的威胁，GNSS技术应运而生，引起了人们的重视。

关键词：GNSS；变形监测；应用引言滑坡现象的出现有很大的不确定性，所以对这种现象的监测非常必要，变形监测功能做的好，才能对事故发生的范围进行控制，并尽大可能挽回损失。

GNSS技术在滑坡现象的监测上作用很大，所以这种技术的应用非常值得人们关注。

1概述变形监测简而言之就是对变形体进行动态监测，同时通过对变形体产生的一些数据进行操作，对变形体的变化做出预测，这种监测主要依靠专业的测量方法，以及现代先进的技术设备。

准确的数据信息在变形监测中非常重要，只有在研究中得到的数据信息是准确的，才能进行下一步的预测工作，而要得出最正确的预报，就需要变形监测系统的使用了。

GNSS技术是一种变形监测技术，这种技术可以进行远距离自动测量，并且测量结果准确率极高，这种技术涵盖全球所有的导航卫星系统，包括中国、俄罗斯、美国、欧洲等各个区域所有的卫星导航系统。

GNSS技术的优点非常多，例如定位准确率高、测量速度快、全天候全区域、测量的各个站点之间不需要联通，能同时测量确定点的三维坐标等。

近年来我国GNSS技术的极速发展取得了非常好的成效，在测量和监测地质领域效果显著。

2滑坡应急变形监测方法分析2.1固定站点监测传统的地质监测工程中，固定站点监测技术是一类很常用的技术。

固定站点监测技术，简而言之就是通过建立一些固定的站点，对需要监测区域内的地质情况进行监测，在实际的应用中，这种技术的优势很多，例如监测的稳定性好、精确性也很高。

虽然优势很多，但是也有劣势，固定暂停监测技术在作业前期的打基础方面有很大的困难，并且如果地形比较复杂，对技术的影响也比较大、安全性不足。

GNSS自动化监测技术的工程应用1. GNSS自动化监测技术概述随着全球定位系统技术的不断进步与发展，GNSS（全球导航卫星系统）自动化监测技术已经广泛应用于多个工程领域，包括土木工程、桥梁工程、隧道工程、地质工程等。

GNSS自动化监测技术以其高精度、高效率的特点，在工程监测中起到了重要的作用。

GNSS自动化监测技术主要依赖于先进的卫星导航技术，通过接收卫星信号，实现对目标位置的精确测定。

该技术通过自动化设备和软件，实现对工程结构的长期连续监测，能够实时获取工程结构的位置、位移、速度等关键信息。

与传统的监测手段相比，GNSS自动化监测技术具有监测精度高、数据实时性强、监测范围广、操作简便等优点。

GNSS自动化监测技术主要包含以下几个核心部分：卫星信号接收器、数据传输设备、数据处理软件。

其中，生成监测报告。

在工程应用中，GNSS自动化监测技术主要应用于以下几个方面：一是大型建筑物的形变监测，如大坝、桥梁等的位移和形变监测；二是地质灾害的预警，如滑坡、泥石流等；三是矿山开采区的地表沉陷监测；四是精密工程测量，如桥梁施工中的精准定位等。

GNSS自动化监测技术以其独特的优势，在工程领域的应用越来越广泛。

随着技术的不断进步和发展，其在工程应用中的范围和深度将更为广泛，对于提高工程安全性、降低风险具有重要的应用价值。

1.1 GNSS基本概念全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，简称GNSS）是一种提供全球定位、导航和授时服务的卫星系统。

它利用一组运行在地球轨道上的卫星，通过卫星与地面设备之间的信号传输，实现对地球上用户的精确位置、速度和时间信息的服务。

全球主要的GNSS系统包括美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）、欧洲的伽利略（Galileo）以及中国的北斗卫星导航系统（BDS）等。

GNSS技术具有高精度、全球覆盖、实时性等优点，在交通运输、测绘、气象、农业、公共安全等多个领域得到了广泛应用。

GNSS测量技术在测量监测与变形分析中的实际应用引言GNSS（全球导航卫星系统）测量技术是一项重要的测量技术，其在测量监测与变形分析领域得到了广泛的应用。

本文将从多个角度探讨GNSS测量技术在测量监测与变形分析中的实际应用。

一、GNSS在测量监测中的应用1. 结构变形监测利用GNSS测量技术可以实时监测建筑物、桥梁等结构的变形情况。

通过在结构物上布设多个GNSS接收器，可以定期获取其坐标数据，通过分析数据的变化，可以及时发现结构的变形情况，为结构的维修和保养提供重要依据。

2. 地质灾害监测GNSS测量技术在地质灾害监测中也发挥着重要作用。

通过在地质灾害易发区域布设GNSS接收器，可以实时获取地表的运动情况。

当地质灾害预警系统发出警报时，可以通过GNSS数据分析判断灾害发生的位置和范围，有助于提前采取措施减少灾害损失。

3. 水文测量GNSS测量技术在水文测量中的应用也是十分广泛的。

通过在水位测量站点上布设GNSS接收器，可以实时监测水位的变化情况。

结合地形数据，可以计算出水体流速和流量，为水文预测和水资源管理提供重要数据支持。

二、GNSS在变形分析中的应用1. 陆地沉降监测GNSS测量技术可以用于监测地壳的垂直运动，尤其是地壳的沉降情况。

通过在多个测点上布设GNSS接收器，可以获取各个测点的坐标变化数据，从而判断地壳的沉降速度和范围。

这对于城市规划、地质灾害风险评估等方面具有重要意义。

2. 导航系统误差校正GNSS测量技术在导航系统的误差校正中也起到了关键作用。

通过在地面上布设GNSS接收器，可以与卫星信号进行比较，从而进行误差校正。

这可以提高导航系统的准确性，提供更可靠的定位和导航服务。

3. 高精度地图绘制GNSS测量技术还可以用于高精度地图的绘制。

通过在地图上布设GNSS接收器，可以获取地点的坐标信息，从而制作出更加精确的地图。

这对于城市规划、交通管理等方面具有重要意义。

结论GNSS测量技术在测量监测与变形分析中的应用是多样而广泛的。

上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案随着城市建设的不断发展，高速公路、铁路、隧道等工程的建设也越来越多。

而边坡是这些工程中常见的一种形式，其稳定性对于交通安全和城市发展至关重要。

为了及时发现并解决边坡稳定性问题，上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案应运而生。

上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案基于GNSS技术，结合现代信息技术和云计算技术，实现边坡的实时、连续、全面监测。

该方案的主要原理是通过在边坡上设置GNSS测量点，即测站，实时监测边坡的位移变化。

测站采集到的数据通过无线传输到数据中心，并进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。

1.高精度测量：采用高精度GNSS测量仪器和技术，可以实现毫米级的位移测量，并能准确反映边坡的变形情况。

2.实时监测：测站采集的数据通过无线传输到数据中心，可以实时查看和分析边坡的位移变化，并进行预警。

3.连续性监测：测站24小时不间断地工作，可以对边坡的位移进行全天候监测，及时发现问题。

4.全面性监测：通过在边坡不同位置设置测站，可以实现对整个边坡的位移变化进行全面监测，帮助工程师全面了解边坡的稳定性。

5.高效的数据处理：数据中心采用云计算技术，可以快速处理大量的数据，并生成监测报告和预警信息。

6. 用户友好性：监测报告和预警信息可以通过Web界面呈现，工程师可以通过浏览器随时随地访问，方便快捷。

在使用上海司南GNSS自动化边坡在线监测方案进行边坡监测时，需要以下步骤：1.建立测站：根据边坡的具体情况，在边坡上设置GNSS测站。

2.数据采集：测站采集边坡的位移数据，并通过无线传输到数据中心。

3.数据处理：数据中心对采集到的数据进行实时处理和分析，生成监测报告和预警信息。

4. 结果展示：监测报告和预警信息通过Web界面呈现，工程师可以随时随地访问。

5.预警处理：当监测系统检测到边坡位移超过安全范围时，会发出预警信息。

工程师根据预警信息采取相应的措施，确保边坡的稳定性。