试析GPS变形监测技术的现状与发展趋势

孟玉珍

摘要：GPS具有多种应用优势，因此在地质灾害监测，建筑施工以及矿井中得以广泛应用。由于GPS垂直位移监测的精度比较低，并且容易受到噪声干扰，因此需要与其他技术联合应用。此次研究主要是探讨分析了GPS在变形监测中的应用现状与发展趋势，希望能够对相关人员起到参考性价值。

关键词：GPS;变形监测技术;发展现状

在发生重大灾害事件时，由于挤压所导致的变形问题会极大伤害人民生命财产安全，其中具有代表性的就是桥梁坍塌，泥石流滑坡和地震灾害事件。近年来，随着技术水平的快速发展，也相应促进了变形监测技术的发展。在灾害事件监测期间有效联合变形监测技术和GPS技术能够全面提升勘察速度，扩大定位范围，并且实现自动化数据采集和处理。

一、GPS变形监测技术现状

GPS又被称为全球定位系统，该项技术主要是利用多种导航卫星所具有的无线电信号对地球表面任何地点实现报时和定位处理，还可以对地表上移动的物体进行导航，属于一种综合性的技术系统。该定位方式具有实时性以及持续性，能够反映和提供地表上所有地点的高程以及经纬度，并且能够提供准确的时间以及三维空间速度。

（一）在线实时分析系统

随着全球定位系统技术和无线电传输的快速发展，在监测滑坡和建筑沉降时开始广泛应用在线动态变形监测系统。此种系统结构组成包括数据分析处理，数据采集和传输等。利用全球定位技术实现动态化监测，并且通过无线电传输技术传输至终端，并且应用地理信息系统开发数据分析处理软件，并且对变形结果进行分析，获取变形规律和发展趋势。在此期间可以通过可视化开发工具无缝集成地理信息技术和全球定位技术，利用全球定位技术监测滑坡泥石流灾害，建立线性回归分析方程对时间滑坡位移与降雨量关系进行分析，这样能够建立变形监测系统。然而由于实时动态化分析系统的成本比较高，所以需要使用全球定位实时在线动态监测分析系统所代替。

（二）建立集成变形监测系统

由于全球定位技术在监测变形时常常会受到建筑遮挡干扰，因此会降低垂直位移监测精度，产生噪声干扰问题。因此为了降低全球定位技术的变形监测干扰，需要按照变形监测对象有效结合全球定位技术，遥感技术和地理信息技术，并且建立集成变形监测系统。可以结合合成孔径雷达干涉技术和全球定位技术，这样能够精确测定四维形变过程，当前已经将此种联合技术应用到采空区变形监测中。结合全球卫星导航系统技术和全球定位技术，能够对双差模糊度进行解算，在引入定位精度因子之后能够提升定位精度可靠性。

（三）联合小波分析的变形监测技术

在监测水利设施/建筑变形时应用全球定位技术很容易受到外界噪音影响，导致测量结果存在误差，还会使测量结果存在多波段混合波，对监测结果的精度造成极大影响。为了全面降低信号时频特征无法描述问题，可以应用小波变换处于低频部分的时间分辨率和频率分辨率，并且能够变换高频部分的时间分辨率和频率分辨率，有效应用到全球定位技术动态化变形分析中，这样就能够有效分离全球定位技术动态监测数据滤波，提取变形特征信息。通过大量试验研究能够看出，小波分析可以处理监测数据中存在的噪声和粗差识别问题，具备良好的大坝后期变形特征提取效果，数据处理之后能够全面反映出变形对象的变形规律。

二、全球定位技术变形监测发展趋势

随着全球定位技术的快速发展，对于变形物体的精度要求也在持续提升。当前所应用的单一化监测方法已经无法满足现有需求。因此全球定位技术需要向网页动态监测，移动终端监测以及三维可视化监测方向发展。

（一）网页动态化监测

随着互联网时代的到来，将全球定位技术所监测的变形数据和结果分析上传至互联网中，并且发布变形监测曲线图，提供预测分析和变形速率提升服务，实现真正意义上的监测预报无人化管理，只需要借助互联网技术就能够直接观察到变形体变形过程。

（二）基于3S技术变形监测发展

在变形监测领域中，基于3S技术变形监测已经成为主流发展。3S技术主要包括全球定位系统技术，地理信息技术和遥感技术。当前， 3S技术已经被广泛应用到高层建筑，地质灾害以及地壳运动等变形监测中，成为监测人员最常应用的技术。其次，由于使用单一化全球定位技术存在精度问题，数据采集问题，传输以及预报分析等问题，因此应用3S技术可以有效处理以上问题，通过建立综合变形监测系统能够有效弥补不同监测技术的不足。

（三）移动终端实时监测发展

在无线网络技术快速发展过程中，也相应加强了智能手机和平板等设备的功能作用，通过开发在线实时预报预警手机应用，并且通过无线网络对监测数据和结果进行传输，利用手机应用实现预测预报，确保社会大众能够深入了解和掌握变体变形结果，并且向社会领域及时发布安全监测信息，这样可以有效缩短信息反馈时间，并且有利于城市应急防灾，实现高效防灾减灾动态化监测。

（四）四维监测信息可视化表达

现阶段，随着三维可视化技术的发展，利用地表信息采集，地下信息采集和地面信息采集方式，并通过三维制图软件建立三维立体模型，这样能够直接观察到监测对象的立体化表现。其次，利用监测数据资料和预测模型，能够对时间轴上可视化三维预测结果实施预测分析，进一步实现四维监测可视化表达。通过建立预警预报模型和危害范围四维可视化分析模型能够直观呈现出动态化实时变形监测。

三、结语

综上所述，全球定位技术具备自动化，高精度且监测速度快等优势得以在变形监测中广泛应用，然而由于在实际监测期间垂直位移监测精度比較低，物体覆盖区信号差，再加上噪声干扰等影响，常常需要结合小波技术，遥感技术，地理信息技术进行变形监测，有效弥补单一化监测方法存在的各项不足。在四维监测信息可视化表达、移动终端实时监测、3S技术变形监测以及网页动态化监测技术的快速发展，能够确保全球定位技术实现防灾减灾预报。

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