【文章內(nèi)容簡介】 ，所以在GPS布設(shè)監(jiān)測網(wǎng)時，多數(shù)采用邊連式的方法。網(wǎng)連式是指相鄰同步圖形之間有倆個以上的公共點連接，這種方式需要4臺以上的接收機。當然，這種布網(wǎng)圖形也有很強的幾何強度和較高的可靠性，異步環(huán)也較多，但是，這種布網(wǎng)方式的缺點是：會花費大量的時間、經(jīng)費，適用于高精度的變形監(jiān)測。邊點混合連接式是指組成GPS網(wǎng)，既能保證網(wǎng)的幾何強度，提高網(wǎng)的可靠性，又能減少外業(yè)工作量，減少成本，是一種比較靠譜的布網(wǎng)方式。(a)所示，用3臺GPS接收機進行觀測的網(wǎng)形設(shè)計，(b)所示，用4臺GPS接收機進行觀測。當然，還可以設(shè)計出不同的網(wǎng)形，以便選出最佳的布網(wǎng)方案。 (a) （b）圖 設(shè)計出的GPS網(wǎng)形，根據(jù)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)和接收機的精度指標，能夠預算出所設(shè)計網(wǎng)形的精度，求出最弱點點位中誤差。考慮到還有觀測時段數(shù)，最后優(yōu)化出能滿足工作的最佳方案。 GPS應(yīng)用于變形監(jiān)測的發(fā)展趨勢基于國內(nèi)變形監(jiān)測的現(xiàn)狀發(fā)展和對變形監(jiān)測的客觀要求，GPS變形監(jiān)測的發(fā)展方向可以有以下幾個：（1) 建立在線實時的GPS變形監(jiān)測分析系統(tǒng)對于、高層建筑物、大壩、橋梁、滑坡和地區(qū)性地殼變形監(jiān)測，研究建立GPS在線實時監(jiān)測系統(tǒng)是一個未來的發(fā)展趨勢。由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)運輸和數(shù)據(jù)處理與分析組成的這種系統(tǒng)，變形監(jiān)測的結(jié)果數(shù)據(jù)準確快速的進行處理分析，從而為大型建筑物提供現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)和對未來的發(fā)展趨勢的預測，為科學的預防災害的發(fā)生提供可靠的依據(jù)。但由于建立一個連續(xù)實時的大型GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)成本較昂貴，所以，對較低成本的GPS一機多天線的在線實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究，未來會成為主流。（2) 建立“3S”(GPS、GIS、RS) 集成變形監(jiān)測系統(tǒng)“3S”集成技術(shù),可以為變形監(jiān)測的各部分系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐，尤其是時態(tài)GIS(簡稱TGIS)技術(shù)的發(fā)明, 能夠展示四維的地質(zhì)空間變化，除了通常GIS所具有的功能外，還可以研究記錄地質(zhì)現(xiàn)象隨著時間的變化。這對滑坡等地質(zhì)災害的研究具有很重要的意義。（3) 將小波分析理論用于GPS動態(tài)變形分析為了解決經(jīng)典Fourier不能描繪信號時頻特征的不足，能將小波變換用于GPS變形分析, 就是利用小波變換的多分辨率特征，實現(xiàn)GPS動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)的篩選、提取變性特征信息和分隔不同變形頻率。因此, 小波分析理論在GPS動態(tài)變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)處理與分析方面將發(fā)揮重要作用。第四章 GPS變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析原理 數(shù)據(jù)處理過程GPS數(shù)據(jù)處理過程包括基線向量解算，GPS網(wǎng)平差等。：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)傳輸預處理基線解算GPS網(wǎng)平差 圖中第一步數(shù)據(jù)采集是GPS接收機在進行變形監(jiān)測時采集到的原始觀測數(shù)據(jù)。圖中第二部數(shù)據(jù)傳輸是使用數(shù)據(jù)線將接收機在外業(yè)觀測到的原始數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上。圖中第三四五步是指運用計算機上的GPS處理軟件進行處理。整個數(shù)據(jù)處理過程可以建立數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 大壩自動化監(jiān)測模型針對大壩高坡等大型建筑物邊坡的重要性以及在監(jiān)測過程中存在的不方便的問題，提出了大壩GPS變形監(jiān)測遠程自動化實時監(jiān)測系統(tǒng)。以大壩GPS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)示意圖來表示數(shù)據(jù)的采集和處理方法過程。：，大壩GPS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)： GPS變形監(jiān)測實例（一）概況：這個大壩的現(xiàn)場分布情況：CG0CG11是大壩上的兩個基準點，可以視為穩(wěn)固點。OP0OP0OP05是大壩體上的三個特征點，可作為變形監(jiān)測點。通過對這三個點進行變形監(jiān)測，從而分析大壩體的形變趨勢。在大壩上建立一個GPS自動化變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，類似于一個小型的局域網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)的中心要建立在大壩辦公樓，設(shè)立大型的基準站和GPS移動站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，將每臺移動站的GPS接收機與基準站相連接，以便于將觀測數(shù)據(jù)實時的傳到基準站，再通過傳輸設(shè)備傳到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)里，通過計算機將觀測到的數(shù)據(jù)進行處理解算。（二）控制網(wǎng)的布設(shè)：（1）了解測區(qū)概況并收集資料需要了解測區(qū)的人文地理情況，測區(qū)控制點的分布，對布設(shè)控制網(wǎng)的影響程度以及未來的發(fā)展前景。測繪人員應(yīng)該到大壩當?shù)氐臏y繪相關(guān)部門收集這些資料。例如測區(qū)已有的控制成果，地形圖的比例尺，去實地考察舊的控制點的保存情況和分布狀況，這些都是為布設(shè)一個好的控制網(wǎng)方案做充分的準備。（2）確定布網(wǎng)方案根據(jù)已經(jīng)收集到的資料和已有的設(shè)備確定布網(wǎng)方案。因為測區(qū)是大壩所在區(qū)域，所以布設(shè)成獨立網(wǎng)即可。投影采用3度投影帶，圖上設(shè)計應(yīng)該在1:10000或1:25000的地形圖上進行:首先展 繪收集到的點位到圖上，根據(jù)圖上的已知控制點進行設(shè)計網(wǎng)形，設(shè)計網(wǎng)形時需要推算網(wǎng)形是否滿足相關(guān)的精度要求。圖上選點布網(wǎng)后，必須到實地進行勘探，看看規(guī)劃設(shè)計是否滿足實地要求。為了保證控制網(wǎng)的精度和避免不必要的返工浪費，還應(yīng)該推算出控制網(wǎng)中各個元素的精度。（3）編寫技術(shù)設(shè)計說明書寫技術(shù)設(shè)計說明書的目的是制定一個測量計劃和對大壩監(jiān)測控制的實施方案，從整體規(guī)劃，技術(shù)，組織上做出闡釋。（4）造標埋石在確定控制點的位置后，需要開始埋石造標工作，埋設(shè)標石作為標記，建設(shè)的站標高為觀測時瞄準的目標，最終所有觀察到的測量成果和點的坐標都應(yīng)該歸于造標中心上。因此，標志點的選擇必須是穩(wěn)固的，對大壩變形監(jiān)測反應(yīng)有效。而且還要選擇以外的基準點，當做大壩上變形點的參考。（三）投影帶的選取 這次控制網(wǎng)的布設(shè)選取3度投影帶作為投影帶。為了避免投影誤差，也可以在WGS 84坐標下測量，計算，比較和評價。（4） 測量規(guī)范見附錄一：GPS測量規(guī)范。數(shù)據(jù)處理的思想是；此次總共對大壩控制網(wǎng)進行倆期的變形監(jiān)測，在大壩整體位移并不大的情況下，那么控制網(wǎng)內(nèi)的變形監(jiān)測點就可以作為大壩形變的參照。將第一期觀測完的數(shù)據(jù)通過GPS處理軟件進行基線向量解算和網(wǎng)平差后，得出第一期所有控制點的坐標成果以及評定精度。然后進行第二期的測量，將第一期的基準點GC0GC11做為固定點，利用第二期原始觀測數(shù)據(jù)進行基線解算和網(wǎng)平差，將求得的坐標點進行精度檢核，看是否在誤差允許范圍之內(nèi)。通過與第一期處理的OP0OP0OP03點進行坐標對比，來分析大壩的變形情況，從而分析大壩的穩(wěn)定性。外業(yè)觀測作業(yè)中采取了如下幾個措施來提高觀測精度：(1) 衛(wèi)星的個數(shù)。同步觀測的衛(wèi)星應(yīng)該多于4 顆，而且都平均分散在四個象限；(2）選取的GDOP（圖形強度因子）值。GDOP值越小，表明衛(wèi)星星座與測站構(gòu)成的幾何圖形較好，觀測成果的質(zhì)量也較好 ，所以在觀測過程中選取的GDOP 值均在6以內(nèi)。 導入數(shù)據(jù)。打開Compass靜態(tài)處理專業(yè)版軟件，新建項目，選擇WGS84坐標系，：在工具欄中點擊，選擇pass數(shù)據(jù)文件導入。： 導入后的數(shù)據(jù)，包括觀測數(shù)據(jù)、基線向量、觀測站點，：（一）基線處理點擊菜單中的“靜態(tài)基線”中的“基線處理設(shè)置”：設(shè)置完成后點擊菜單中的“靜態(tài)基線”中“處理全部基線”，：處理所有基線后再對每條基線進行處理，看是否有周跳等。首先，點鼠標右鍵出現(xiàn)菜單點擊“屬性”：然后，對觀測數(shù)據(jù)圖和基線殘差圖進行基線的再處理。如果觀測數(shù)據(jù)圖基本連續(xù)平滑，表明觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量比較好；保留即可。如果觀測數(shù)據(jù)圖有部分間斷的比較多，則應(yīng)該對間斷的基線進行刪除，提高基線向量的質(zhì)量，從而提高GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的精度。：然后點擊確定，再在基線上點擊右鍵，出現(xiàn)菜單后點擊“單獨處理這條基線”，：按照這種方法依次處理每條基線，使得每條基線的Ratio（整周模糊度固定），Rms（三差解）值變的很小，就完成了基線處理。（二）網(wǎng)平差進行三維無約束平差點擊菜單欄中“網(wǎng)平差”，然后點擊“網(wǎng)平差設(shè)置”彈出對話框，把中央子午線改為111。：然后點擊“網(wǎng)平差”到“進行網(wǎng)平差”進行平差，然后點擊“成果”到“成果報告”，：把參考因子輸入到網(wǎng)平差設(shè)置中的協(xié)方差比例系數(shù)中。再進行一次平差，： 二維約束平差及高程擬合 兩個已知點的平差。把網(wǎng)平差設(shè)置中的二維平差、三維平差、水準高程擬合都選中。點擊測站點的100786A和100786B輸入它們的三維坐標。具體方法為：用鼠標在這個點點擊右鍵出現(xiàn)的窗口中點擊屬性，進行坐標輸入。：然后用鼠標點擊網(wǎng)平差，開始進行網(wǎng)平差，網(wǎng)平差結(jié)束后，至此就完成了對GPS原始觀測數(shù)據(jù)的處理。同樣，對第二期原始觀測數(shù)據(jù)進行同樣方法的處理。網(wǎng)平差成果報告見附錄二，倆期的控制網(wǎng)圖形見附錄三。經(jīng)過pass軟件處理，能夠獲得第一期和第二期觀測數(shù)據(jù)的平差網(wǎng)點圖、分別在WGS—84坐標系和1954北京坐標系下的包括基線向量、GPS網(wǎng)平差、各點坐標和精度的報告，并對它們進行對比分析，從而預測大壩的形變情況。在1954北京標系下，倆組數(shù)據(jù)的坐標表格對比，：（備注：差值是第一期與第二期之差） 坐標標志點East（y）（m） North（x）（m） Elves（m）GC06第一期第二期差值GC11第一期第二期差值OP03第一期第二期差值OP04第一期第二期差值OP05第一期第二期差值在WGS—84坐標系下，倆組數(shù)據(jù)坐標的表格對比，：坐標標志點Lat （緯度）Lon（經(jīng)度） Elves（m）GC06第一期27176。58’”112176。 58’ ”第二期27176。58’”101176。 47’ ”差值″″GC11第一期27176。58’”112176。 58’ ”第二期27176。58’”112176。 58’ ”差值″″OP03第一期27176。50’”112176。 57’ ”第二期27176。50’”112176。 57’ ”差值″″OP04第一期27176。50’”112176。 57’ ”第二期27176。50’”112176。 57’ ”差值″″OP05第一期27176。50’”112176。 57’ ”第二期27176。50’”112176。 57’ ”差值″″ （注：差值是第一期與第二期之差）由以上倆表可知，在倆期的觀測數(shù)據(jù)中，第一期觀測數(shù)據(jù)為自由網(wǎng)平差，第二期觀測數(shù)據(jù)，是在第一期的觀測結(jié)果基礎(chǔ)上進行的控制網(wǎng)平差。得到倆次觀測的坐標值最大差值不超過3mm，且在允許的誤差范圍之內(nèi)，表明大壩沒有發(fā)生大的形變位移。結(jié)束語GPS技術(shù)以其全天候，高精度，高速度，實時的三維定位，以及定位誤差不隨時間積累和變化，自動化程度高等優(yōu)點，在變形監(jiān)測方面，逐漸取代了傳統(tǒng)測量的方法。尤其是在高精度的大型建筑物的變形監(jiān)測中中一機多天線監(jiān)測系統(tǒng)的使用。相比于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，既節(jié)省了大量的人力、物力、財力，而且工作效率和測量精度都很高，因此也大大降低了測量成本。本文通過對大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)的研究，說明在大壩的施工、運營和維護過程中，任何小小的疏忽和失誤都會對大壩造成無法想象的損失，其后果不堪設(shè)想。所以在大壩設(shè)計、施工、運營過程必須加強對大壩的安全監(jiān)測，其中就要通過運用GPS變形監(jiān)測技術(shù)對大壩進行實時的監(jiān)測。運用GPS監(jiān)測技術(shù)，對大壩安全方面進行行之有效的監(jiān)測，在未來還需要繼續(xù)采用，且希望能夠與其他更先進的系統(tǒng)相結(jié)合，形成更完善的大壩監(jiān)測系統(tǒng)。 參考文獻[1] 黨亞民，秘金鐘，成英燕. 全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M]. 測繪出版社，2007.[2] 黃聲亨，尹暉，[M].武漢：武漢大學出版社，2003.[3] 胡友健，梁新美，[J]，2006，（9）；31—36.[4] 北京天測企業(yè)集團客戶服務(wù)中心，solution中文軟件處理手冊[M].[5] 岳建軍，[J].大壩觀測與土工測，1996，17（3）.[6] 李征航，[M].武漢：武漢大學出版社，2005.[7] 潘正風，楊正堯，[M].武漢大學出版社，2004.[8] 黃聲享，尹暉，[M].武漢：武漢大學出版社，2003.[9] 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