GPS定位技术在变形监测中的应用研究

马龙祥

（安庆市城乡规划设计研究院有限公司，安徽 安庆 246000）

0 引言

变形监测技术研发和应用的过程中对土地实际使用情况有着十分重要的调查作用，不断提升变形监测技术最终结果的精准程度也可以有效提升土地的综合利用效率。因此，在变形监测工作进行的过程中，相关工作人员需要不断提升监测精准程度。虽然变形监测技术的操作并不复杂，但是想要切实提升变形监测的精准程度，保证精准程度符合实际使用要求，还是具有一定的难题。现阶段，变形监测技术中心，多数都会使用GPS技术对各种问题进行改善和解决，不断降低人工成本地投入，并且提升监测精准程度。但是因为我国的GPS定位技术应用时间较短，在实际使用的阶段中依然存在许多问题和不足之处，所以需要不断对影响变形监测精准程度的各种因素进行分析。

1 GPS定位技术的相关概念

GPS定位技术也可以称为全球定位技术，主要是利用导航卫星开展监测工作，在变形监测工作开展的过程中，需要利用卫星进行定位，主要的测量是信号接收机与GPS卫星之间的有效距离。测量接收机可以对距离进行有效的定位，在实际工作的过程中，需要使用四颗或者四颗以上的卫星进行定位，这也就需要在准备阶段中对测量时间进行预留，然后在对数据信息进行深入全面的研究之后就可以得到最终的三维坐标测量结果[1]。

在变形监测工作开展的阶段中，GPS定位技术应用主要具有4个方面的特点。

（1）GPS定位技术在实际定位的过程中具有较高的精准程度，能够在5万米的范围内使用GPS定位技术，并且定位误差可以控制在规范要求的5m范围内。

（2）GPS定位技术在进行观测的时候不会浪费多余的时间，可以在15min以内对2万m范围内的静态物体进行定位，针对不同点位可以随时进行更换和调整，同时观测时间只需要3s。

（3）GPS定位技术在实际定位的过程中，两个测量站只需要在利用GPS定位技术开展测量工作的时候，保证测量站上方空间宽阔即可，不需要像传统测量技术中一样，将两个测量站进行连接。在GPS定位技术地应用，还能够减少变形监测中所需要的成本投入。

（4）GPS定位技术的操作较为简便快速随着科学技术的不断进步，GPS定位技术也在不断完善，接收机的体积逐渐微型化，更加方面在野外开展的各类变形监测工作。由此可以发现，技术在实际应用的过程中，不仅能够节约成本和资源的投入，还能够有效保障工作人员的安全[2]。如图1所示。

图1 GPS定位技术在变形监测中的应用

2 GPS定位技术中影响监测精准度的因素

2.1 GPS卫星影响因素

GPS定位技术主要会受到卫星的影响，并且卫星影响是主要的影响因素，其中星历误差、卫星钟误差以及卫星信号发射天线的中心误差，都会对最终监测结果精准度造成直接影响。

2.1.1 星历误差

在变形监测工作中，星历能够在某一个特定时间段内为工作人员提供数据信息，并且工作人员能够根据星历所提供的数据，对卫星的具体位置进行详细的计算和分析，但是如果在这个过程中星历出现误差情况，那么工作人员所计算的卫星位置必定会与卫星实际位置存在严重偏差，这样的误差也会影响变形监测的精准度，造成后续工作中数值误差问题不断增加[3]。

2.1.2 卫星钟误差

卫星钟是在测量工作进行的过程中所使用的一种对时间进行计算的设备，地面工作人员可以通过设备在不同区域内接收到卫星信号，并且接收信号的时间都会存在偏差，距离较近的位置对卫星信号接收时间较短，反之距离较远对卫星信号接收时间就会较长。如果是在电磁波中，卫星信号是无法进行更改的，从卫星信号发出到最后被不同地区所接收，在此期间都会产生一定的时间差，这种情况就可以成为卫星钟误差。

2.1.3 卫星信号发射天线中心误差

一般来说，卫星信号接收中心主要可以分成卫星信号实体接收中心和卫星信号接收电气中心，妻子洪信号实体接收中心和信号接收电气中心之间存在着一定误差，这也是导致卫星信号发射天线中心出现误差的主要原因[4]。

2.2 卫星信号传播渠道的影响因素

GPS变形监测工作开展的过程中，经常会因为卫星信号传播渠道地变化而受到影响，主要可以从3个方面得以体现。

（1）电离层会持续不断地对电磁波产生折射反应，在折射的过程中，对电磁波所含有的电子数量以及频率产生严重影响，导致最终精准度受到影响。

（2）GPS信号在实际传播的阶段中，流层中含有的部分因素会对最终结果造成影响，从而导致传播速度出现转变，导致最终精准度受到影响。

（3）在实际监测工作，信号接收设备经常会出现误差情况，并且在折射以及信号接收的过程中，经常会受到外界环境因素影响，导致接收机设备受到影响，最终对变形监测技术的精准度造成影响。

2.3 卫星信号接收设备产生的影响因素

卫星信号接收装备会对GPS定位技术精准程度造成直接影响，并且设备与标准时差存在一定的误差情况，卫星信号接收设备中的硬件设备和软件设备在实际工作的过程中，如果无法保证持续的稳定，那么也必定会对技术的精准程度产生严重影响。在变形监测工作开展的时候，GPS信号接收设备如果位置摆放不够合理，对测量精准程度造成的影响较为严重。一般的情况下，产生误差的影响因素主要是天线摆放位置误差与中误差的情况，卫星信号在接收的时候一旦设备出现问题，也会对最终测量技术的精准程度造成影响。除此之外，在实际测量工作开展的时候，只能对一些细小的信息进行观察，信息接收的实际效果不够良好，这样也会对后续工作地开展造成严重的影响，需要工作人员加以重视[5]。

3 有效提升GPS定位技术精准度的有效解决措施

针对上文所述的对GPS定位技术精准度造成影响的因素，在实际测量工作开展的阶段中，想要更好地提升变形监测的精准程度，就需要在GPS定位的时候减少误差，使用科学合理的技术提升GPS定位技术的精准度，改善上述的问题，进一步提升GPS定位技术的质量和效率，本文主要从以下两个方面来对提升措施进行分析与研究，希望能对今后GPS定位技术的发展奠定扎实基础。

3.1 改善GPS定位技术的硬件设施

在GPS变形监测工作开展的阶段中，必须要使用规格和技术含量较高的接收机设备，确保能够精准的对土地坐标进行定位。如果在土地测量工作进行的阶段中，测量基线边长大于10km，那么在工作中需要选择双频模式的接收机开展测量，这样能够避免测量精准度受到电离层延迟带来的影响，还能够缩短动态测量或者静态测量数据接收的时间，有效地提升土地测量工作的效率和质量。如果基线边长不足10km的情况下，就可以选择单频模式的接收开展工作，因为不需要性能较强的微处理器，在实际工作中也不会出现较大的功率和故障事故，单频模式的接收机适应性也较强，因此在土地测量工作中受到工作人员的环境[6]。除此之外，在土地测量工作开展的过程中，相关工作人员需要注意对机械设备的检查和维护工作，对接收机的各项性能和基本特征进行全面地检查，避免出现故障事故。根据检修与养护记录，对经常会出现故障点额部位进行注意的排查，例如卫星钟误差、接收线中心误差等。

为了能够更好地提升土地测量工作的精准程度，在基本条件允许的范围下，可以在测量区域内部设定多个基准点，并且将多个基准点的转换系数与坐标系数进行统一，这样能够有效地保证在对监测点进行观测的时候，选择不同的基准点对坐标数据进行实时的测量，将不同的基准点的数值进行统计，最终选择平均数值进行记录。在各项条件允许的基础上，还可以在多个基准点上同时建设基准站，流动站可以通过固定的基准站发射频道信号，在对几个基准站完成测量工作之后，需要对数据进行检验，从而有效地提升测量技术的精准程度。

3.2 改善GPS定位技术的有效措施

（1）对监测技术进行改善。由于我国监测工程的起步较晚，在实际工作的过程中，经常会因为工作人员的专业技术水平，导致最终监测结果产生偏差，这也在无形之中给GPS变形监测工作造成许多问题，降低变形监测工作的开展效率和质量。因此，为了能够更好地提升变形监测工作的精准程度，需要对监测技术进行全面地改善，积极的选择国外较为先进的监测技术，结合我国实际的发展情况，在变形监测工作开展的过程中，熟练地对技术进行应用，工作人员也需要发挥自身的创新能力和思考能力，在原有监测技术的基础上不断对技术进行创新和优化。除此之外，企业和部门需要加强对工作人员的培训活动，定期开展技术讲座和专业知识讲授的培训课程，加强对人才的引进，这样才能够更好地促进变形监测工程行业不断进步和发展。

（2）加强对监测数据信息的分析和计算工作。在GPS变形监测工作开展中，会有各种数据信息的接收，加强对数据的分析和计算，保证计算过程的精准性，也是确保技术精准程度的有效手段。监测工作人员在接收到数据之后，需要利用计算机设备、大数据技术、云计算技术对监测数据进行分析，减少计算失误导致定位不准确的情况发生。监测数据的最终结果对定位会产生严重影响，哪怕细微的偏差都会造成几公里的定位误差，所以加强对监测数据的计算和分析工作，严格按照标准计算方式对数据进行整理，严格对每一步计算环节进行控制，从而减少误差。

（3）优化变形监测选择点。在实际变形监测工作开展的过程中，任何一个环节出现误差都会对最终结果造成严重的影响。因此，需要严格对监测地点和监测技术进行选择，选择较为合适的监测点，以此来提升监测技术的精准程度。通过严谨、精细的计算之后，选定山坡才能更好地对信号进行接收，并且接收机需要保证具有一定的角度。除此之外，为了能够有效地降低信号传播过程中误差问题的产生，监测地点需要保证空旷性，避免周边物体对电磁波造成影响，进一步提升监测数据的可靠性和精准性。

4 结语

在变形监测工作开展的阶段中，会有较多的因素对监测精准程度造成影响，其中监测步骤、监测设备以及监测技术都是直接造成影响的因素，为了能够进一步提升变形监测技术的精准程度，需要不断对监测步骤进行优化，加强对监测设备的改进，对监测技术进行全面优化，确保GPS监测技术能够不断提升测量的精准程度，为后续工作的开展奠定良好的基础。本文在对影响因素进行分析的过程中，找出有效提升监测精准度的有效措施，希望能够为今后GPS定位技术的发展奠定基础。