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        GNSS技術在變形監(jiān)測中的應用

        2016-12-31 00:00:00張慶斌
        科技創(chuàng)新與應用 2016年22期

        摘 要:隨著科學技術的快速發(fā)展以及經濟建設的實際需求,GNSS以其精度高、全天候、高效益和自動化等優(yōu)點,在測量領域的各個方面都得到了廣泛應用。文章主要探討了GNSS技術在變形監(jiān)測中的應用,結果表明GNSS技術顯示其強大的優(yōu)越性。

        關鍵詞:GNSS技術;變形監(jiān)測;精度

        1 概述

        變形監(jiān)測就是利用先進的儀器設備和測量方法對變形體發(fā)生的形態(tài)變化現象進行監(jiān)測,同時對變形體的變形形態(tài)進行數據分析、統(tǒng)計和預測等工作。變形監(jiān)測研究首先要得到及時精確的變形數據信息,并且盡可能地通過這些數據信息來分析研究變形的內在規(guī)律、變形機理和外界影響,從而達到對變形體變形的影響進行預測、預報的作用。但是要對變形監(jiān)測進行及時準確的預測預報,就需要高精度、實時化的變形監(jiān)測系統(tǒng)。而GNSS技術是一種可實現遠程自動化測量的高精度的變形監(jiān)測技術。GNSS的全稱是全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS),泛指所有的衛(wèi)星導航系統(tǒng),包括中國北斗系統(tǒng)(BDS)、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)和歐洲Galileo系統(tǒng)等全球的、區(qū)域的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。由于GNSS技術具有全天候、全時域、定位精度高、測量時間短、測站之間無須通視和可同時測定點位的三維坐標等優(yōu)點。近年來,我國GNSS對地觀測技術發(fā)展迅速[1-2],目前主要應用于大地測量、變形監(jiān)測、地震地質和地球動力學研究等方面,并取得了良好的效果。文章主要以GNSS技術在變形監(jiān)測中的應用進行了探討。

        2 GNSS技術與傳統(tǒng)變形監(jiān)測技術的比較

        變形監(jiān)測與其它測量項目的最大不同之處就在于重復觀測,變形監(jiān)測是可以根據重復觀測成果的差別分析出被監(jiān)測對象的變形信息進而預測預報的。目前工程項目上常用的變形監(jiān)測技術有大地測量和GNSS技術兩種。大地測量法使用的儀器設備主要有:經緯儀、水準儀、測距儀、全站儀。GNSS技術使用的儀器設備GNSS接收機。大地測量法主要包括水準測量、交會測量和三角測量等多種方法,是一種成熟的變形監(jiān)測手段,其主要特征是可以利用傳統(tǒng)的測量儀器,理論和方法比較成熟,測量數據可靠,觀測成本相對較低。GNSS技術在工程變形監(jiān)測領域的優(yōu)勢見表1。

        由表1可以看出,在工程變形監(jiān)測中,GNSS技術具有許多傳統(tǒng)大地測量不可比擬的優(yōu)越性,因此該技術在變形監(jiān)測中有很廣闊的應用前景。

        3 GNSS技術在工程測量中的應用

        GNSS技術在變形測量中應用廣泛,涉及各個層面、不同環(huán)節(jié)之中,下面就GNSS技術主要在工程測量中的實際應用情況進行簡單的闡述。

        3.1 在定位測量中的應用

        GNSS定位測量,在工程上主要應用于控制網的建立和位移檢測等,一般需要設置兩臺或者是兩臺以上的GNSS接收機進行衛(wèi)星信號的接受,然后技術人員對所接受的衛(wèi)星數據進行分析處理,就可以取得控制點的精確三維坐標。由于GNSS定位測量精度高,不易受氣候影響,觀測點不存在必須通視的限制條件,觀測速度快等優(yōu)點,使得工作的效率得到很大的提升,因此GNSS技術在工程測量中的應用領域很多,如鐵路、公路的線路勘測和隧道、橋梁和房屋工程的建設勘測等[3-4]。實際監(jiān)測表明,相比傳統(tǒng)的工程定位測量,GNSS定位技術進行精密工程測量和大地測量時,其平差后控制點的平面位置精度至少可達到1mm~2mm,高程精度可達到2mm,其專業(yè)的處理軟件可對數據自動結算處理,得到的監(jiān)測點為實時的毫米級坐標值。這些大大提高了測量的精度和準確性,降低了測量難度,提高了工程的工作效率和測量成本。

        3.2 在變形監(jiān)測中的應用

        GNSS技術在變形監(jiān)測上主要是應用于高層大樓、水庫大壩、大橋等建筑物的安全監(jiān)測及工程基坑沉降、位移和傾斜等狀況[5]。如我國的三峽工程是世界規(guī)模最大的水利工程,通過三峽庫區(qū)建立的GNSS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng),取得了三峽庫區(qū)的沉降、滑坡等變形信息的監(jiān)測資料,這對三峽大壩及庫區(qū)的安全有重要的意義[6-7]。由于GNSS技術具有亞mm級的高精度、全天候觀測、測站間無需保持通視、可同時測定點的三維位移和易于實現全系統(tǒng)的自動化等優(yōu)點。因此,GNSS技術在變形監(jiān)測中得得到越來越多的應用,尤其是在大型工程使用上備受青瞇。

        4 結束語

        GNSS以其實時、高精度、全天候、不受通視條件限制和自動化觀測程度高等優(yōu)點,為實現工程和地殼形變及災害變形監(jiān)測中的應用提供了高質量的保證,實踐證明,GNSS在變形監(jiān)測中的應用是一種值得采用的有效手段,這對彌補傳統(tǒng)的監(jiān)測方法的不足有重要意義。隨著我國北斗導航定位系統(tǒng)的投入使用與完善,GNSS技術在我國國民經濟建設中必將有更廣闊的發(fā)展前景。

        參考文獻

        [1]徐偉聲.GPS在工程變形監(jiān)測中的應用[J].湖北民族學院學報,

        2009,27(1):110-111.

        [2]蘇建鋒,薄萬舉.高噪聲背景下GNSS垂向分量應用探討[J].地震,2016,36(1):106-116.

        [3]毛明江.GNSS技術在武漢市龍陽大道改造工程中的應用[J].測繪地理信息,2015,40(3):90-92.

        [4]趙雪云.徠卡GNSS在高層建筑施工測量中的應用[J].施工技術,2014,43(7):114-117.

        [5]蘇建鋒,張東濤.天津某深基坑現場監(jiān)測實例分析[J].施工技術,2015(S2).

        [6]管國斌.全球定位系統(tǒng)(GPS)在工程測量中的運用[J].中國科技信息,2007,24:38-40.

        [7]張傲,鮑志雄,林國利.GNSS導航技術在精準農業(yè)中的應用[J].科技創(chuàng)新與應用,2015,13:289-290.

        作者簡介:張慶斌,工程師。

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