程明飛

(西山煤電集團有限責任公司屯蘭礦，山西太原030200)

0 引言

時代在發(fā)展，科技也在進步，人們的生活水平由此逐漸得到了大幅度的提高，這使得人們在享受生活的同時，愈來愈意識到生命的可貴，因而要求GPS技術(shù)能夠更好地為人們提供更加精確的數(shù)據(jù)，以便于幫助人們在自然災害或工程事故等發(fā)生之前采取有效的防范措施，最大限度地減少人員傷亡，降低自然災害或工程事故的發(fā)生率，從而推動社會的和諧發(fā)展。

1 變形監(jiān)測技術(shù)簡介

在開展變形監(jiān)測的過程中，許多國家主要采取空間大地測量的方法來完成監(jiān)測任務?？臻g大地測量技術(shù)主要是由GPS、激光測月技術(shù)和長基線射電干涉測量等技術(shù)構(gòu)成。GPS能夠?qū)^(qū)域性的變形進行監(jiān)測，隨著科技的發(fā)展，研究人員又將GPS與合成孔徑雷達干涉測量技術(shù)予以結(jié)合，提高了GPS的測量范圍，使得相關人員應用GPS技術(shù)能夠?qū)Φ孛娉两登闆r進行監(jiān)測，隨著時間的延長，研究人員逐漸提高了GPS技術(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，因而幫助監(jiān)測人員對工程的變形情況有一個清晰的認識，從而幫助維修人員采取正確的維修方法來使工程達到正常的使用狀態(tài)，以便于進一步減少事故的發(fā)生，亦或是降低事故對經(jīng)濟的損害程度。

從全球的角度上來看，近十年來，變形監(jiān)測方法發(fā)生了尤為巨大的變化。在技術(shù)發(fā)展較為緩慢的時期，人們利用大地測量技術(shù)和近景攝影測量技術(shù)來對地面的變形情況實施監(jiān)督與測量，此種方法既要耗費大量的資源，而且極易受地形的影響，無法測量出較為準確的變形數(shù)據(jù)，所以，研究人員便發(fā)明了全站型儀器來對地面變形情況予以測量，此類方法能夠自行完成監(jiān)測任務，并且減少人力資源的使用，減少測量人員的工作負擔，同時簡化了工作步驟，降低了環(huán)境對測量工作所帶來的影響。全站型儀器的使用給人們帶來了巨大的好處，但是人們總是處于不滿足的狀態(tài)，所以，相關人員應當逐步提高全站型儀器的精度，為人們提供更加精確的信息，以此減少或者避免事故的發(fā)生，促進經(jīng)濟的發(fā)展與進步。

2 與高精度GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理有關的內(nèi)容

2．1 GPS 簡介

1)GPS定義及好處。GPS是全球定位系統(tǒng)的簡稱，該系統(tǒng)是由美國國防部提出，初始設計目的就是為國家的軍事和人民群眾提供相關信息，從而完成導航工作的定位系統(tǒng)，在使用該系統(tǒng)的時候，能夠減少環(huán)境對觀測的影響，并對敵軍或目的地進行準確的定位，從而幫助軍隊取得戰(zhàn)爭的勝利，引導人民群眾快速地到達目的地。目前，全球定位系統(tǒng)已被人們廣泛應用于導航、定位和工程測量等諸多方面，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了便利，推動了經(jīng)濟的發(fā)展。

2)GPS觀測的內(nèi)容。GPS觀測的內(nèi)容主要有偽距觀測值、相位觀測值和多普勒頻率變化觀測值。衛(wèi)星與接收機之間的距離就是對碼觀測值，因為在測量的過程中存在著一定的誤差，所以人們普遍稱之為偽距。利用GPS觀測出相位觀測值之后，由于相位的初始數(shù)據(jù)難以確定，所以此數(shù)據(jù)只能作為運算過程中的參數(shù)。相位觀測值就是GPS系統(tǒng)將接收到的信號進行處理，從而得到的載波所顯示的相位。多普勒頻率變化觀測值在定位中發(fā)揮的作用不大，該值能夠反映衛(wèi)星的頻率變化情況。

2．2 相關數(shù)據(jù)的預處理分析

監(jiān)測人員利用GPS獲得相關的變形數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)內(nèi)部的一些技術(shù)就會對數(shù)據(jù)信息進行預處理，提煉出有用信息，并提供給數(shù)據(jù)使用者，進而幫助數(shù)據(jù)使用者快速地認識和了解變形情況，采取科學有效的方法來防止變形的繼續(xù)，從而減少事故的發(fā)生，為人們提供安全的生產(chǎn)及生活環(huán)境。

GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理軟件主要是TEQC，該軟件能夠?qū)PS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，對數(shù)據(jù)的準確性進行檢查，排除衛(wèi)星信號中噪音的干擾，提高數(shù)據(jù)的可視化程度，簡化監(jiān)測人員的工作任務和難度。

3 提高GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理精度的方法

科技的快速進步以及人們對高精度GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的渴望，使得研究人員開發(fā)了大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件，其中就涉及到卡爾曼濾波方法。

3．1 卡爾曼濾波方法簡介

從名稱上來看，人們從大體上可以猜出此類方法的提出者是卡爾曼博士，在提出卡爾曼濾波方法時，卡爾曼博士的首要目的就是解決人造衛(wèi)星的定軌問題，并消除導航存在的一系列缺陷。該方法利用數(shù)學遞推的原理推斷出不同時刻的數(shù)據(jù)信息，因而受噪聲的影響較低，處理的數(shù)據(jù)的準確性更高。一般情況下，卡爾曼博士提出的方法主要被利用于動態(tài)測量，能完成飛行器和導彈的導航工作，并提高工業(yè)自動化的程度。

3．2 卡爾曼濾波方法的過程

變形監(jiān)測人員在使用卡爾曼濾波方法處理GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的時候，應做好如下準備工作:要建立動態(tài)的系統(tǒng)狀態(tài)方程，并根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)建立相關的數(shù)學模型，列出相應的方程。根據(jù)數(shù)據(jù)的分散情況，將方程分為連續(xù)型和離散型的方程，在對兩個方程加以處理的時候，可以采用替換的思想來簡化處理過程，減少計算工作量，并提高數(shù)據(jù)的準確性。

4 高精度GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的步驟

4．1 進行相關監(jiān)測網(wǎng)的布局與設計

監(jiān)測人員要想對工程的變形進行全面的監(jiān)測，則必須對測量地區(qū)的大概情況予以了解，充分掌握測量地區(qū)的環(huán)境影響因素，然后再根據(jù)觀測簡單和保存年限較長的原則來確定變形監(jiān)測點。另外，為了提高監(jiān)測的準確性，基準點要根據(jù)工程的變形情況來確定，以便于將全部的變形數(shù)據(jù)記錄下來，幫助維修人員快速地確定需維修的地點，減少災難的出現(xiàn)。

4．2 明確高精度GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法

完成監(jiān)測網(wǎng)的布設之后，只是能夠確保監(jiān)測的完整性，還不能夠為維修人員提供準確的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，所以監(jiān)測人員要根據(jù)天氣和地質(zhì)環(huán)境的不同選取高精度GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法來處理變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，以此提高數(shù)據(jù)的準確性，加快維修人員的維修速度，使工程快速達到正常的使用狀態(tài)，從而減少事故的發(fā)生，促進經(jīng)濟的快速發(fā)展。

4．3 對基準網(wǎng)數(shù)據(jù)進行處理

1)對基準點的數(shù)據(jù)進行處理。為了提高基準點數(shù)據(jù)處理的精確度，要采用較為先進的數(shù)據(jù)處理模型——Niell，并利用基線處理軟件完成基準點到基線的數(shù)據(jù)處理。另外，還可以通過一系列的計算方法來提高衛(wèi)星軌道的精度，來提高數(shù)據(jù)處理的準確度，為數(shù)據(jù)使用者提供精準的數(shù)據(jù)信息，最大限度地防范事故，確保生產(chǎn)的順利進行。

2)對基準點的穩(wěn)定性進行檢驗?；鶞庶c的穩(wěn)定性在一定程度上影響了GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，所以，有關人員要利用跟蹤站來對基準點的穩(wěn)定性進行檢驗，一但出現(xiàn)穩(wěn)定性較差的基準點，就應當及時更換成穩(wěn)定性較高的基準點，以此充分確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們迫切要求GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的準確性能夠得到提高，以便為數(shù)據(jù)需求者提供準確的數(shù)據(jù)，幫助維修人員利用科學合理的方法消除變形問題，并且提高相關工程的穩(wěn)定性，為人們提供安全的生產(chǎn)和生活環(huán)境。對此，我們應當積極引進卡爾曼濾波方法來完成數(shù)據(jù)處理工作，為經(jīng)濟的發(fā)展貢獻一份力量。

［1］周命端，郭際明，許映林，等．水電站GPS變形監(jiān)測網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理及穩(wěn)定性分析［J］．測繪通報，2011，4(22):111－112．

［2］任建江，李冬梅，嚴新軍．GPS測量技術(shù)在水利工程高精度變形監(jiān)測網(wǎng)中的應用［J］．水利水電技術(shù)，2011，6(42):120－121．

［3］姜衛(wèi)平，劉鴻飛，劉萬科，等．西龍池上水庫GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)研究及實現(xiàn)［J］．武漢大學學報:信息科學版，2012，9(37):135－136．