土地變形監(jiān)測(cè)中GPS的應(yīng)用分析

李永超 吳橋軍

【摘 要】基于GPS技術(shù)的土地變形監(jiān)測(cè)手段應(yīng)用，可有效排除噪聲干擾和影響，而且可進(jìn)行動(dòng)態(tài)、高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。若GPS技術(shù)與小波分析和先進(jìn)的技術(shù)方法結(jié)合應(yīng)用，可顯著提高應(yīng)急防災(zāi)方面的效果。文章先對(duì)GPS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)過程中的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行分析，并以某項(xiàng)目為例，就該技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐提出觀點(diǎn)與認(rèn)識(shí)。

【關(guān)鍵詞】土地變形;GPS技術(shù);關(guān)鍵點(diǎn);應(yīng)用實(shí)踐;研究

【中圖分類號(hào)】TU196.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）02-0170-02

GPS技術(shù)屬于一種全新的空間定位技術(shù)手段，其最顯著的特點(diǎn)體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)速度快、精確度及實(shí)效性強(qiáng)等方面，有助于全方位對(duì)土地變形情況等進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)控。

1 GPS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)監(jiān)控中的應(yīng)用關(guān)鍵點(diǎn)分析

如果利用GPS技術(shù)對(duì)土地變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則需借助先進(jìn)的平差軟件技術(shù)手段和平臺(tái)。從目前的情況來(lái)看，學(xué)者們正在加緊監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)的研發(fā)，如TGPPS、相關(guān)類型的其他軟件技術(shù)和系統(tǒng)等?；谶@些先進(jìn)軟件技術(shù)的輔助應(yīng)用，對(duì)特定的原始信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可獲得實(shí)時(shí)觀測(cè)網(wǎng)結(jié)論?；谏鲜隽鞒烫幚恚治銎讲畈@得整體監(jiān)測(cè)結(jié)論?，F(xiàn)階段土地變形監(jiān)測(cè)過程中的GPS技術(shù)應(yīng)用應(yīng)當(dāng)包含以下關(guān)鍵點(diǎn)。

1.1 實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)與分析

近年來(lái)，以無(wú)線電傳輸為代表的各種先進(jìn)技術(shù)手段得以廣泛應(yīng)用，與之對(duì)應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)在當(dāng)前土地監(jiān)測(cè)及建筑行業(yè)中的應(yīng)用日漸深入。針對(duì)部分地區(qū)出現(xiàn)的土地變形、地殼變形及滑坡和建筑物變形等問題，利用GPS技術(shù)手段即可對(duì)其進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)與控制。在線監(jiān)測(cè)的主要目標(biāo)是為了構(gòu)建動(dòng)態(tài)的監(jiān)控體系，其中包含無(wú)線傳輸、有線傳輸和數(shù)據(jù)信息采集等內(nèi)容。在全方位監(jiān)測(cè)過程中，基于無(wú)線電傳輸技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)特定終端進(jìn)行傳輸。在此過程中，土地變形監(jiān)測(cè)涉及地形規(guī)律，應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注變化趨勢(shì)，并且提供全方位的數(shù)據(jù)參考?？梢暬ぞ叩膽?yīng)用適用于土地變形監(jiān)測(cè)，由于該技術(shù)手段與GIS、GPS等技術(shù)手段密切結(jié)合，因此可以構(gòu)建一套智能化的遠(yuǎn)程預(yù)警和監(jiān)測(cè)體系。比如，降雨會(huì)導(dǎo)致潛在的山體滑坡、土地變形等災(zāi)害，針對(duì)這些現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)進(jìn)行全面觀測(cè)，采用多元化的線性回歸技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在GPS技術(shù)應(yīng)用過程中，不能忽視降雨量與時(shí)間之間的聯(lián)系，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建精確度較高的土地災(zāi)害預(yù)警防范體系。

1.2 小波分析

土地變形監(jiān)測(cè)GPS技術(shù)應(yīng)用過程中，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)小波分析。近年來(lái)國(guó)內(nèi)大型建筑進(jìn)行全方位精確監(jiān)測(cè)時(shí)，小波分析不可或缺。由于噪聲、外在相關(guān)因素的影響，傳統(tǒng)模式下的土地變形監(jiān)測(cè)結(jié)論精確度也會(huì)受到一定的影響，其中涉及多波段信息數(shù)據(jù)，其干擾和影響在所難免。實(shí)踐中為了能夠有效改進(jìn)這一現(xiàn)狀，在變形監(jiān)測(cè)過程中可以適用小波分析。小波分析結(jié)合了時(shí)間及頻率兩類分辨率，二者又分別適用于頻率高、頻率低的兩種變形監(jiān)測(cè)。在全過程變形分析基礎(chǔ)上，針對(duì)多樣性的土地變形信息數(shù)據(jù)就可精確提取，并且將其有效地應(yīng)用到動(dòng)態(tài)濾波、分離不同頻率。小波分析有助于噪聲處理及辨別粗差，對(duì)全面優(yōu)化其精確度具有顯著作用。

1.3 集成系統(tǒng)

對(duì)于GPS技術(shù)而言，其在監(jiān)測(cè)過程中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)，否則信號(hào)覆蓋區(qū)會(huì)相對(duì)較窄，而且噪聲干擾也將呈現(xiàn)出多元化特點(diǎn)，垂直監(jiān)測(cè)密度相對(duì)較低。為改進(jìn)這一現(xiàn)狀，實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)全部消除基于GPS技術(shù)所涉及的局限性。比如，3S監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，有利于構(gòu)建集成監(jiān)測(cè)體系，緊密結(jié)合多種監(jiān)測(cè)技術(shù)手段、措施與方法。近年來(lái)，學(xué)者們正嘗試著利用INSAR、GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)手段結(jié)合使用，利用四維形變得出精確度更高的監(jiān)測(cè)結(jié)論。實(shí)踐中若有必要對(duì)采空區(qū)狀況進(jìn)行測(cè)定，則可采用3S技術(shù)手段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過組合定位來(lái)構(gòu)建集成系統(tǒng)，提高定位精度。一般而言，其涉及定位精度因子，在解算過程中可獲得雙差模糊度，并以此來(lái)判斷精確度更高的集成系統(tǒng)狀態(tài)。

除以上技術(shù)要點(diǎn)外，某些地區(qū)建造了密度較大的建筑群，其中涉及繁茂的叢林與高山峽谷。因獨(dú)特地勢(shì)條件的限制，叢林及山谷等對(duì)衛(wèi)星信號(hào)會(huì)產(chǎn)生屏蔽影響，不利于土地變形監(jiān)測(cè)可靠性及精確度。此種情況下，若仍沿用傳統(tǒng)的土地變形監(jiān)測(cè)模式和手段，則與之對(duì)應(yīng)的離散點(diǎn)將會(huì)更加分散，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)變形體的全方位覆蓋。為此，GPS技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)滿足精確度要求，若涉及土地監(jiān)測(cè)垂直位移，則可能會(huì)導(dǎo)致其精確度受到嚴(yán)重影響。

2 GPS技術(shù)在土地變形監(jiān)測(cè)過程中的應(yīng)用實(shí)踐

土地變形監(jiān)測(cè)過程中的GPS技術(shù)應(yīng)用，以連續(xù)性變形監(jiān)測(cè)為主，采用固定儀器設(shè)備對(duì)土地變形物長(zhǎng)時(shí)間的信息數(shù)據(jù)采集及整理，以此來(lái)獲取連續(xù)的信息數(shù)據(jù)，保持變形監(jiān)測(cè)的較高時(shí)間分辨率。在GPS技術(shù)應(yīng)用過程中的連續(xù)變形監(jiān)測(cè)時(shí)，主要采用靜態(tài)相對(duì)定位和動(dòng)態(tài)相對(duì)定位兩種數(shù)據(jù)處理方法。無(wú)論采用哪種信息數(shù)據(jù)處理方式，在實(shí)際土地變形監(jiān)測(cè)過程中均可達(dá)到變形測(cè)量準(zhǔn)確性、連續(xù)性及時(shí)效性要求。以某電視塔所在位置的土地變形監(jiān)測(cè)為例，對(duì)GPS技術(shù)的應(yīng)用分析如下：該電視塔的高度為316 m，采用超高型鋼筋混凝土施工模式;在檢測(cè)應(yīng)用實(shí)踐中，本次土地變形監(jiān)測(cè)共設(shè)置了4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，為深入測(cè)量又增設(shè)了1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

本次土地變形監(jiān)測(cè)過程時(shí)間緊、任務(wù)繁重，為了盡可能地獲取基準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息，直接利用GPS技術(shù)對(duì)土地進(jìn)行觀測(cè)。在此過程中，采用了3臺(tái)WILD200雙頻測(cè)量系統(tǒng)，持續(xù)監(jiān)測(cè)時(shí)間不少于90 min，所得監(jiān)測(cè)信息數(shù)據(jù)見表1。

表1中的Δx、Δy及Δp分別代表X軸、Y軸及點(diǎn)位平移距離，m代表尺度因子。對(duì)該塔監(jiān)測(cè)200 m高度塔中心線偏移和軸線絕對(duì)扭轉(zhuǎn)量數(shù)據(jù)分析得到表2數(shù)據(jù)。

基于表2數(shù)據(jù)對(duì)該塔土地變形監(jiān)測(cè)及扭轉(zhuǎn)位移繪圖，塔中心線垂直偏移量小于6 mm，而且軸線扭轉(zhuǎn)也在5 mm以內(nèi)，符合限差要求。

對(duì)于上述監(jiān)測(cè)工程而言，采用GPS技術(shù)手段，從變形監(jiān)測(cè)過程中所得的測(cè)量數(shù)據(jù)信息可以看出，土地變形監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用具有實(shí)時(shí)性及連續(xù)性，而且準(zhǔn)確度非常高。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，土地變形監(jiān)測(cè)過程中的GPS技術(shù)應(yīng)用，通過動(dòng)態(tài)及靜態(tài)兩種相對(duì)定位數(shù)據(jù)處理模式，大大提高了土地變形測(cè)量的精確度及準(zhǔn)確度，其應(yīng)用效果顯著。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]