邊坡變形監(jiān)測(cè)中GPS技術(shù)的應(yīng)用及數(shù)據(jù)處理分析

張理亞

（廣州亞奧建設(shè)工程咨詢有限公司，廣東 廣州 510000）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，GPS技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域中，但采用GPS技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中容易受到粗差的影響。因此在采用GPS技術(shù)的過(guò)程中采用安穩(wěn)分析的理論做好分析和推導(dǎo)工作，并根據(jù)最大的位移向量方法將整體的計(jì)算程序進(jìn)行簡(jiǎn)化，能有效的推升監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性?；诖?，本文根據(jù)當(dāng)前GPS技術(shù)的發(fā)展情況，將其合理的應(yīng)用到變形邊坡道路的監(jiān)測(cè)工作中，并采用科學(xué)合理的數(shù)據(jù)處理方式和監(jiān)測(cè)方式，進(jìn)而為檢測(cè)出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，提供有利的幫助。

1.邊坡變形監(jiān)測(cè)中GPS技術(shù)的應(yīng)用概念

1.1 常規(guī)的GPS技術(shù)變形檢測(cè)方法

可將常規(guī)的GPS技術(shù)檢測(cè)方法分為相對(duì)定位和絕對(duì)定位兩項(xiàng)。第一，相對(duì)定位，又可將其稱為差分定位，采用兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的GPS接收機(jī)，分別將其安置在基線的端點(diǎn)位置并同時(shí)觀測(cè)四顆以上的相同衛(wèi)星，通過(guò)數(shù)據(jù)處理的方式，得出基線端點(diǎn)位于協(xié)議地球做標(biāo)系上的三維標(biāo)差，如果知道一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)就能得出另外一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。第二，絕對(duì)定位?？蓪⑾鄬?duì)定位稱之為單點(diǎn)定位，這種定位方法是采用一臺(tái)GPS接收機(jī)，觀測(cè)四顆以上的衛(wèi)星，在觀測(cè)的過(guò)程中能將接收機(jī)上的天線中心三維坐標(biāo)確定下來(lái)。該檢測(cè)方案監(jiān)測(cè)的精確度大約在數(shù)米到幾十米左右。GPG技術(shù)在檢測(cè)變形的邊坡道路獲得了一定的成果，通過(guò)實(shí)踐表明，變形測(cè)量采用GPS技術(shù)是一項(xiàng)可行的辦法。

1.2 GPS一機(jī)多線的方法

采用該方法主要是為了解決應(yīng)用GPS工程檢測(cè)時(shí)存在的問(wèn)題。采用一個(gè)GPS接收機(jī)，就能接收多個(gè)GPS天線傳輸來(lái)的信號(hào)，能有效的實(shí)現(xiàn)使用一個(gè)天線能替代一個(gè)精確度較高的GPS 接 收機(jī)，使用這種檢測(cè)方法能降低檢測(cè)成本，這為邊坡變形檢測(cè)、大壩安全檢測(cè)等工程創(chuàng)造了有利的條件。GPS的一機(jī)多線控制器進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的原理為圖1，其主要由以下幾個(gè)部分組成，①數(shù)據(jù)的處理中心②數(shù)據(jù)傳輸③GPS多線控制器④天線陣列⑤野外供電系統(tǒng)⑥基準(zhǔn)站。

圖1 GPS技術(shù)一機(jī)多線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理

其中數(shù)據(jù)處理中心包括①微機(jī)總控②數(shù)據(jù)處理③數(shù)據(jù)管理④數(shù)據(jù)分析。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采用VC++或者高級(jí)的編程語(yǔ)言，設(shè)定較好的人機(jī)界面。如果該系統(tǒng)完成安裝后，在中心位置能夠?qū)崿F(xiàn)全天二十四小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。相關(guān)技術(shù)人員可以不到現(xiàn)場(chǎng)，在辦公室就能了解現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況完善數(shù)據(jù)進(jìn)程，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集、讀取、儲(chǔ)存、發(fā)送和管理。在數(shù)據(jù)處理中心當(dāng)中的另外一個(gè)功能是安全監(jiān)控的綜合性分析工作，通過(guò)將現(xiàn)場(chǎng)傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理、計(jì)算及分析的方式，進(jìn)而做出預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)工作。

2.邊坡變形監(jiān)測(cè)中GPS技術(shù)的數(shù)據(jù)處理

2.1 濾波及邊緣處理

通過(guò)分析小波函數(shù)的定義得知，起初產(chǎn)生函數(shù)時(shí)，應(yīng)用的函數(shù)會(huì)在正負(fù)無(wú)窮的區(qū)間內(nèi)，但在實(shí)際問(wèn)題上一定的時(shí)間內(nèi)，很少產(chǎn)生會(huì)出現(xiàn)邊緣的條件。解決邊緣問(wèn)題時(shí)，一般會(huì)采用補(bǔ)零延拓、對(duì)稱延拓函數(shù)差值延拖邊緣的模式。如果信號(hào)有限，則小波函數(shù)和小波的分析尺度會(huì)形成在此區(qū)間內(nèi)，另外在受到構(gòu)造過(guò)程的相關(guān)影響，小波涵蓋邊界的條件。

完成信號(hào)的采樣后，能夠獲得到多個(gè)有限的頻帶，可通過(guò)將所有信號(hào)安置到特定的區(qū)間頻率上進(jìn)行處理。其中會(huì)用到信號(hào)分解的方式，通過(guò)信號(hào)分解能將所有采集到的不同類型的信號(hào)分成不同種類，分別將其分為高頻和低頻的部分?？筛鶕?jù)實(shí)際情況的需要，采用分解的方式，對(duì)低頻位置進(jìn)行次分解處理，此外可合理的采用小波分解的方式來(lái)分解高頻的位置，將其中的混合信號(hào)合理的解決，確保所有的子信號(hào)頻率都不同，因此可將小波分解法，廣泛的應(yīng)用到處理不容的信號(hào)中。

2.2 RTK技術(shù)的融入

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使RTK技術(shù)已經(jīng)不同程度的與GPS技術(shù)融合在一起，將兩種技術(shù)合理的融合在一起來(lái)進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)，在其應(yīng)用和推廣時(shí)取得了一定的成效，合理的控制監(jiān)測(cè)的誤差。例如道路邊坡施工的過(guò)程中，融合RTK技術(shù)和GPS技術(shù)進(jìn)行勘測(cè)定界工作，然后再準(zhǔn)確的將位置確定下來(lái)，可將土地的適應(yīng)范圍更好的確定下來(lái)，再計(jì)算占地面積。在一般情況下，在測(cè)量土地的實(shí)際面積時(shí)，實(shí)際上RTK技術(shù)就是GPS技術(shù)的一種延伸技術(shù)，不僅能將地面的面積精確的計(jì)算出來(lái)，也能合理的檢驗(yàn)和審核結(jié)果的準(zhǔn)確度。將RTK技術(shù)合理的融入變形邊坡道路的檢測(cè)中，能夠幫助檢測(cè)工作到來(lái)便利，并且檢測(cè)的精確度也得到了一定的提升。此外，GPS技術(shù)融入RTK技術(shù)，在檢測(cè)邊坡的動(dòng)態(tài)工作中得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸將傳統(tǒng)的建議補(bǔ)測(cè)、平板儀的補(bǔ)測(cè)方法進(jìn)行取代，這種檢測(cè)時(shí)段不僅促使變形邊坡檢測(cè)的效率和速度得到了顯著的提升，也節(jié)約了檢測(cè)變形邊坡道路的人力、物力、財(cái)力的成本投入。

2.3 小波分解

2.4 采用小波分析法

用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)時(shí)，發(fā)射以及接收GPS信號(hào)的整個(gè)實(shí)施過(guò)程，會(huì)受到噪聲以及周圍復(fù)雜聲音的影響，其會(huì)影響到監(jiān)測(cè)數(shù)值的精確度和準(zhǔn)確性，因此應(yīng)該合理的處理GPS監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)信息，來(lái)準(zhǔn)確的獲得監(jiān)測(cè)的序列，由于在監(jiān)測(cè)的過(guò)程中噪音頻率相對(duì)較高，因此可采用變換小波的方式合理的控制信號(hào)將控制在0的位置。控制信號(hào)中針對(duì)沒有實(shí)際意義的位置，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行小波重構(gòu)處理，確保去噪工作能夠有序的開展。在一般情況下，小波分解的去噪方式，一般會(huì)分為以下兩個(gè)環(huán)節(jié)。

第一，采集原始數(shù)據(jù)做好預(yù)處理工作，從所采集的信息數(shù)據(jù)的特點(diǎn)出發(fā)，將各個(gè)不同類型的小波進(jìn)行綜合處理，然后選擇出最適宜的小波類型，確定分解的層次，然后運(yùn)用小波分解的方式哦處理數(shù)據(jù)信號(hào)，即將所有高頻系統(tǒng)的闕值消除掉，然后在通過(guò)設(shè)定絕對(duì)值的方式處理所有尺寸的高頻系數(shù)。

第二，將所有尺寸的小波系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)處理，如果f（x）是監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形數(shù)據(jù)的橫列，解題時(shí)采用Mallat的分解方式處理數(shù)據(jù)，然后根據(jù)數(shù)據(jù)的頻率差異將數(shù)據(jù)劃分為不同的部分，進(jìn)而得出f（x）=Df（x）+Af（x）.演化公式，計(jì)算投影。小波的函數(shù)對(duì)應(yīng)著帶通濾波器、尺度函數(shù)對(duì)應(yīng)著低通濾波器。在對(duì)其解答的過(guò)程中，分解師會(huì)將其中的噪音序列采用分解的式的手段，將其帶入到不同的頻率中，在對(duì)其進(jìn)行重構(gòu)時(shí)，可將高頻的細(xì)節(jié)設(shè)置為0，得出重構(gòu)，將變形序列進(jìn)行去噪處理，進(jìn)而可提升數(shù)據(jù)信息處理結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性，得出的數(shù)據(jù)能更好的為相關(guān)工作人員服務(wù)，合理的控制邊坡變形，提升道路的安全性，使得人們的日常出行，更加的安全。

3.總結(jié)

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，促使GPS 技術(shù)得到有效的提升。對(duì)于道路的邊坡監(jiān)測(cè)信息的分析，合理的將 GPS 技術(shù)應(yīng)用到監(jiān)測(cè)道路邊坡，可以避免監(jiān)測(cè)時(shí)的弊端。所以，當(dāng)前已將GPS 技術(shù)廣泛的應(yīng)用到監(jiān)測(cè)道路邊坡變形的工程當(dāng)中。但如果采用 GPS 技術(shù)會(huì)對(duì)對(duì)測(cè)量的工程人員提出更高平的要求，工作人員應(yīng)該不斷提升檢測(cè)效率，并完善和改進(jìn)監(jiān)測(cè)方法。本文對(duì)GPS技術(shù)應(yīng)用帶檢測(cè)變形邊坡的實(shí)際工作中，合理的采用小波分析的處理方式，處理 GPS 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形信號(hào)，此外由于采集信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的噪音，因此應(yīng)合理的采用小波分析技術(shù)能做好去噪工作，確保重建工作能夠正常開展，更好的提升 GPS 所監(jiān)測(cè)出數(shù)據(jù)的精確度，為了能夠更好的為邊坡監(jiān)測(cè)工作服務(wù)，確保變形邊坡監(jiān)測(cè)的工作質(zhì)量，進(jìn)而對(duì)日后的相關(guān)檢測(cè)工作的合理開展，給予一定的指導(dǎo)建議。