网站原创[摘 要]作为20世纪其中的一项高新技术--全球定位系统GPS技术具有定位速度快、全天候、自动化、测站之间无需通视、可同时测定点的三维坐标及精度高等的特点.近几年来,其在变形观测中也做出了巨大的贡献,当然也不乏存在有一些不足与缺点.本文首先分析了GPS变形监测及其存在的问题,然后展望了其未来的发展趋势,对GPS在未来变形观测中的应用具有指导意义.
[关 键 词]全球定位系统变形观测应用
[中图分类号]P237[文献码]B[文章编号]1000-405X（2013）-7-195-1
大型建筑物的大量建设和滑坡等地质灾害的频繁发生,突出体现了变形监测研究的重要性,与此同时也让其理论和技术方法迅速的发展起来.当今新的科学技术发展和人们对监测精确度要求的提高,也让变形监测技术逐步提高.作为20世纪其中的一项高新技术--全球定位系统GPS,这项技术之所以能够在传统的大地测量法和地球动力学研究等方面上产生了极其深刻的影响,同时也广泛在工程及灾害监测中得到应用是因为它具有定位速度快、全天候、自动化、测站之间无需通视、可同时测定点的三维坐标及精度高等的特点.当然,GPS在变形监测方面的应用也存在不足和局限性.
1GPS变形监测及其存在的问题
1.1GPS变形监测模式
1.1.1周期性监测模式
如果物体的变形速率比较缓慢或者在局部的时间和空间区域内被认定为稳定不动时,比如地壳运动、处于缓慢变形阶段的滑坡体位移等,都可采用GPS进行周期性变形监测,监测频率根据当时的情况可以分为几个月、一年或者好几年的时间.测量可以使用GPS静态相对定位法,在观测点的位置上安装2台GPS接收机,在一个时间段内进行同步观测,观测时段长度和时段个数则是依监测精度的要求来规定的.
1.1.2监测模式的连续性
运用固定监测仪器长时间不间断的进行数据采集,并从中获取变形数据系列的监测,就是连续性变形监测.这时候的监测数据是连续的,时间分辨率也比较高.为了达到实时性的响应形体的变形,可依据变形体特征的不同,在进行监测的时候选择GPS连续性监测,它包含有静态和动态两种数据处理法.
1.2GPS数据处理方法
变形监测网的基线解算和平差计算所使用的软件也是当前最常使用的GPS数据处理软件,进行数据处理时分为：（1）同步观测网的基线解是通过对GPS原始数据处理后得到的；（2）通过对各同步观测网解的平差和分析,来获取GPS网的整体解.
1.3GPS变形监测存在的问题
GPS在变形监测中的运用,通过试验研究已经取得了很多成果.然而由于高山峡谷、地下、密集的建筑物和树林深处对卫星信号的遮挡及多路径效应的影响,造成其监测的精确度和可靠性不高,严重时甚至无法监测.GPS的运用也只能得到部分离散点在形体上的位置移动信息.通过对一部分滑坡GPS监测资料研究分析得出水平位移的精度是垂直位移精度的2倍,正是由于有这种问题的存在,所以在高精度变形监测中无法使用GPS同时监测平面和垂直位移信息.正是GPS有这样的缺点,所以无法完全取代其它变形监测技术需要和GIS、RS、IN-SAR、近景摄影测量和特殊变形测量等技术混合使用形成变形监测系统.
2GPS变形监测的发展趋势
下面几个方面是GPS变形监测发展的趋势,这是根据当前国内外对GPS变形监测现状和客观要求分析后得出的：
2.1GPS变形监控在线实时分析系统的建立
一个重要的发展趋势就是具有先进性和实用性的GPS变形监控系统的实际应用,这是在经过对大坝、大型桥梁、高层建筑物、滑坡和地区性地壳变形监测研究后的一个发展趋势.
这是一个通过对数据的采集、传输、处理、分析而组成的实时系统,这个系统让监测的数据能够得到及时的分析和处理,不仅对其现状的评价和发展趋势的有预测作用,也能对灾害发生的可能性进行分析和提供科学的预报,这对处于活跃阶段的滑坡体变形和断层的相对运动监测上都具有特别重要的意义.
2.23S（GPS、GIS、RS）集成变形监测系统的建立
3S（GPS、GIS、RS）技术之所以能够从独立发展进入相互集成融合的阶段是计算技术、无线电通讯技术、空间技术及地球科学迅猛发展的结果.3S集成技术,在为各种形变信息进行分析、研究的同时也为它们之间的相互关系提供技术上的支撑,尤其GIS（TGIS）技术的运用,它可以对地质现象进行四维描述,不仅拥有一般GIS的功能,还能够记录研究区域内各种地质现象的时变过程,这对滑坡等地质灾害的监测预报具有非常重要的作用.
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2.3GPS与其它变形监测技术集成组合变形监测系统
不同监测技术之间的优势互补以及对GPS技术在变形监测上的不足和局限性的解决,都需要根据变形监测对象的目的和精度选择性的将GPS和INSAR、摄影测量以及特殊变形测量技术等组合形成一个综合的变形监测系统.
2.4小波分析理论在GPS动态变形分析中的运用
GPS动态变形分析是根据小波变换分辨率多的特性转换成的,这对实现GPS动态监测数据的滤波、变形特征信息的提取以及不同变形频率的分离和对经典Fourier分析在信号频率特征描述不足的弥补上都有重要作用.这种通过变换来获取变形特征的研究工作已经开始,当前还没有取得具有实用性质的结果.
3总结
在地壳形变、工程及灾害监测中GPS之所以能够越来越广泛的运用是源于它具有连续、实时、高精度、全天候测量和自动化程度高的优点.根据监测对象目的和精度的不同,建立先进实用的实时监测分析系统是由GPS与其它技术（如GIS、RS、INSAR、摄影测量和特殊变形测量技术等）集中组合而成的综合性变形在线实时分析系统,这也是GPS用于变形监测的一个趋势.小波分析法之所以能够值得我们去重视它的研究方向,是因为它在GPS动态变形监测中能够有效地提取动态变形特征.