GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及經(jīng)濟建設(shè)的實際需求，GNSS以其精度高、全天候、高效益和自動化等優(yōu)點，在測量領(lǐng)域的各個方面都得到了廣泛應(yīng)用。文章主要探討了GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用，結(jié)果表明GNSS技術(shù)顯示其強大的優(yōu)越性。

關(guān)鍵詞：GNSS技術(shù)；變形監(jiān)測；精度

1 概述

變形監(jiān)測就是利用先進的儀器設(shè)備和測量方法對變形體發(fā)生的形態(tài)變化現(xiàn)象進行監(jiān)測，同時對變形體的變形形態(tài)進行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計和預(yù)測等工作。變形監(jiān)測研究首先要得到及時精確的變形數(shù)據(jù)信息，并且盡可能地通過這些數(shù)據(jù)信息來分析研究變形的內(nèi)在規(guī)律、變形機理和外界影響，從而達到對變形體變形的影響進行預(yù)測、預(yù)報的作用。但是要對變形監(jiān)測進行及時準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報，就需要高精度、實時化的變形監(jiān)測系統(tǒng)。而GNSS技術(shù)是一種可實現(xiàn)遠程自動化測量的高精度的變形監(jiān)測技術(shù)。GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括中國北斗系統(tǒng)（BDS）、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)和歐洲Galileo系統(tǒng)等全球的、區(qū)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。由于GNSS技術(shù)具有全天候、全時域、定位精度高、測量時間短、測站之間無須通視和可同時測定點位的三維坐標(biāo)等優(yōu)點。近年來，我國GNSS對地觀測技術(shù)發(fā)展迅速[1-2]，目前主要應(yīng)用于大地測量、變形監(jiān)測、地震地質(zhì)和地球動力學(xué)研究等方面，并取得了良好的效果。文章主要以GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用進行了探討。

2 GNSS技術(shù)與傳統(tǒng)變形監(jiān)測技術(shù)的比較

變形監(jiān)測與其它測量項目的最大不同之處就在于重復(fù)觀測，變形監(jiān)測是可以根據(jù)重復(fù)觀測成果的差別分析出被監(jiān)測對象的變形信息進而預(yù)測預(yù)報的。目前工程項目上常用的變形監(jiān)測技術(shù)有大地測量和GNSS技術(shù)兩種。大地測量法使用的儀器設(shè)備主要有：經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀。GNSS技術(shù)使用的儀器設(shè)備GNSS接收機。大地測量法主要包括水準(zhǔn)測量、交會測量和三角測量等多種方法，是一種成熟的變形監(jiān)測手段，其主要特征是可以利用傳統(tǒng)的測量儀器，理論和方法比較成熟，測量數(shù)據(jù)可靠，觀測成本相對較低。GNSS技術(shù)在工程變形監(jiān)測領(lǐng)域的優(yōu)勢見表1。

由表1可以看出，在工程變形監(jiān)測中，GNSS技術(shù)具有許多傳統(tǒng)大地測量不可比擬的優(yōu)越性，因此該技術(shù)在變形監(jiān)測中有很廣闊的應(yīng)用前景。

3 GNSS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

GNSS技術(shù)在變形測量中應(yīng)用廣泛，涉及各個層面、不同環(huán)節(jié)之中，下面就GNSS技術(shù)主要在工程測量中的實際應(yīng)用情況進行簡單的闡述。

3.1 在定位測量中的應(yīng)用

GNSS定位測量，在工程上主要應(yīng)用于控制網(wǎng)的建立和位移檢測等，一般需要設(shè)置兩臺或者是兩臺以上的GNSS接收機進行衛(wèi)星信號的接受，然后技術(shù)人員對所接受的衛(wèi)星數(shù)據(jù)進行分析處理，就可以取得控制點的精確三維坐標(biāo)。由于GNSS定位測量精度高，不易受氣候影響，觀測點不存在必須通視的限制條件，觀測速度快等優(yōu)點，使得工作的效率得到很大的提升，因此GNSS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用領(lǐng)域很多，如鐵路、公路的線路勘測和隧道、橋梁和房屋工程的建設(shè)勘測等[3-4]。實際監(jiān)測表明，相比傳統(tǒng)的工程定位測量，GNSS定位技術(shù)進行精密工程測量和大地測量時，其平差后控制點的平面位置精度至少可達到1mm～2mm，高程精度可達到2mm，其專業(yè)的處理軟件可對數(shù)據(jù)自動結(jié)算處理，得到的監(jiān)測點為實時的毫米級坐標(biāo)值。這些大大提高了測量的精度和準(zhǔn)確性，降低了測量難度，提高了工程的工作效率和測量成本。

3.2 在變形監(jiān)測中的應(yīng)用

GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測上主要是應(yīng)用于高層大樓、水庫大壩、大橋等建筑物的安全監(jiān)測及工程基坑沉降、位移和傾斜等狀況[5]。如我國的三峽工程是世界規(guī)模最大的水利工程，通過三峽庫區(qū)建立的GNSS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)，取得了三峽庫區(qū)的沉降、滑坡等變形信息的監(jiān)測資料，這對三峽大壩及庫區(qū)的安全有重要的意義[6-7]。由于GNSS技術(shù)具有亞mm級的高精度、全天候觀測、測站間無需保持通視、可同時測定點的三維位移和易于實現(xiàn)全系統(tǒng)的自動化等優(yōu)點。因此，GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中得得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在大型工程使用上備受青瞇。

4 結(jié)束語

GNSS以其實時、高精度、全天候、不受通視條件限制和自動化觀測程度高等優(yōu)點，為實現(xiàn)工程和地殼形變及災(zāi)害變形監(jiān)測中的應(yīng)用提供了高質(zhì)量的保證，實踐證明，GNSS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用是一種值得采用的有效手段，這對彌補傳統(tǒng)的監(jiān)測方法的不足有重要意義。隨著我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的投入使用與完善，GNSS技術(shù)在我國國民經(jīng)濟建設(shè)中必將有更廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

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作者簡介：張慶斌，工程師。