[摘要]全球定位系統簡稱為GPS，GPS具有連續性、高精準度、實時性以及自動化程度較高等一系列優點，其在變形監測中已經得到極為廣泛的應用。以下，筆者立足于對我國常規測量技術、特殊測量手段以及GPS技術在變形監測中的應用現狀的分析和總結，就GPS變形監測技術的發展趨勢進行了探究和分析，進而更好的推動GPS變形檢測技術的自我完善和發展，更好的為經濟發展做出貢獻。

　　[關鍵詞]核心論文發表,GPS,變形監測,發展現狀,應用,發展趨勢

　　0引言

　　隨著我國科學技術的不斷進步與發展，變形監測的要求不斷得到提高，而這也間接的推動了變形監測技術的不斷自我完善和發展。全球定位系統GPS作為一項重大的高新技術，以其強大的優越性在諸多領域中發揮了極為重要的作用，在各個方面也產生了重要的影響，尤其是在工程以及災害監測中的應用也越來越廣泛。但是，不可否認，全球定位系統不可避免的存在著局限性和不足。以下，筆者從GPS變形監測技術的發展應用現狀入手，簡要對其發展趨勢加以分析。

　　1 GPS變形監測技術的應用現狀分析

　　1.1 GPS定位系統的組成分析

　　綜合分析來看，GPS定位系統主要由三個主要組成部分組成，分別是空間部分、控制部分以及用戶部分。

　　GPS空間部分主要是由多顆空間衛星按照一定的組成規則構成的GPS衛星星座，在空間部分中，有24顆衛星，導航的工作衛星最多，有21顆，剩余的衛星一般作為軌道用衛星，這些衛星在六個傾角為五十五度的軌道中圍繞地球運行;GPS控制部分由諸多跟蹤站的監控系統組成，各個跟蹤站根據其主要功能的不同，進一步被分為一個主控站、三個注入站以及五個監測站。GPS衛星作為一個動態已知點，位置信息的確定由衛星發射的星歷計算得到，各個跟蹤站被細致劃分。GPS的用戶部分的基本石碑主要包括各種數據、圖像處理軟件、信號接收器以及相關設備，這一部分的主要作用是進行跟蹤、數據接收、轉換和測量衛星發射的GPS信號等，進而有效保證導航以及定位的準確性。

　　1.2 GPS變形監測模式分析

　　通常情況下，GPS變形監測技術主要有兩個基本模式，分別為連續性監測模式和周期性監測模式。

　　(1)周期性監測模式

　　GPS周期性模式運行時，著重體現的是其周期性的特點，因此當監測系統作為研究對象的形變點或者是該區域范圍內的變化較小或者是較為緩慢時，可以將這個既定區域的時間以及空間作為一個固定的物理量，不隨著時間變化。此時，GPS周期性模式的重要作用便凸顯出來，需要對這一監測點進行較長時間段的監測。這種長時間對于某一監測點進行監測的方式主要是由GPS靜態監測模式完成。GPS靜態監測模式，需要至少有兩臺GPS接收機來保障工作的有序靠站，并且在監測過程匯總，要根據實際情況及時進行設備的探討。監測模式的形成建立在一定的、有效的監測網的基礎之上，獲得到相應的數據之后，要借助于各類數據處理軟件，經過平差計算來有效獲得所觀測點的具體的三位坐標。

　　(2)連續性監測模式

　　相比較于周期性監測模式，GPS的連續性監測模式，二者都具有長時間進行監測的特點。但是區別于GPS的周期性監測模式，在整個監測的過程中，連續性監測模式主要采用的是固定檢測儀加以監測，這對于獲得耕事件分辨率數據可以說具有十分重要的意義和作用。連續性監測模式通常分為動態監測和靜態監測兩種，其中，動態監測模式最為常見和普遍。傳統的動態監測模式主要借助于加速度計等設備來獲得測量點的震動頻率等相關數據，但是隨著科學技術的不斷進步與發展，這種傳統的監測模式顯然已經無法適應當前多變的環境，GPS連續性監測模式的出現和普及，一定程度上推動了動態監測技術在技術層面的突破和創新。可以說，GPS以其強大的優勢，在變形檢測方面發揮著重要作用。

　　1.3 GPS數據處理方法分析

　　通過GPS變形檢測模式獲得到相關的數據之后，需要進一步對數據進行整集和處理，對于數據的處理一般依賴于特定的數據處理軟件。總體來看，盡管進行GPS數據處理的軟件種類較多，但是所有軟件的重點大多是同步網的基線處理，對于系統的誤差分析、誤差的隨機處理為主的平差分析則沒有得到很好的完善和發展。針對這種情況，雖然不少學者致力于對該問題的解決和完善，諸如為彌補平差分析漏洞而設計出的GPS數據處理軟件，盡管有一定的改進，但是仍然不盡完善。

　　1.4關于對GPS變形監測的誤差分析

　　GPS測量數據的誤差主要來自于三個方面，分別為GPS衛星、衛星信號以及傳播和接收設備。對于一些較為精準的高精度GPS定位測量實踐，誤差除了要參考以上三個最為主要的方面之外，還要進一步考慮負荷潮以及地球潮汐等情況。對于GPS中常見的各種誤差，按照其性質一般劃分為系統誤差和偶然誤差兩個基本分類。一般情況下，系統誤差要遠大于偶然誤差，GPS測量的主要誤差來源就是系統誤差。偶然誤差主要包括信號的多路徑效應以及觀測的失誤性操作等，系統誤差則主要包括衛星星歷的誤差、大氣折射的誤差等等。系統誤差具有一定的規律可循，其對于觀測的影響較大，因此，必須采取一定的方式和方法來進行有效的減弱和消除。一般，其主要的處理方式三個：第一，綜合不同觀測站對于同一顆衛星的測量結構進行測值求差;第二，建立一定的誤差模型，合理的對觀測量進行及時的修正和完善;第三，引入一定的參數，數據處理的過程中同其他的未知參數一并進行求解。

　　2 GPS在城市地面沉降監測中的應用實例

　　如圖1所示，所呈現出的是某城市的地面沉降監測網，其邊長最大值為29.5千米，平均周長為15千米。借助于六臺Ashtech 雙頻Z- Surveyor 接收機和扼流圈天線開展相關工作，維持兩個小時的靜態觀察時間，通過Ashtech Solution 軟件與廣播星歷在監測中的應用，按照按雙頻模式解算基線和進行GPS 網平差，其各個監測點的X、Y和大地高分量誤差如表1所示，表2為基線便的相對精度。 　　綜合分析上表二和表三來看，當邊長的平均值控制在失誤千米時，其所取得的監測效果最好，也就是將點位誤差的水平分量控制在一到三千米的范圍之內，垂直分量穩定在二到四千米的范圍中。上述實例中可以到達較好的精度要求，儀器的性能發揮較為穩定，抗干擾能力較強，所獲得的數據質量相對較好。

　　3 GPS變形監測技術的局限以及發展趨勢分析

　　3.1 GPS變形監測技術的局限性分析

　　近年來，科學技術的不斷進步，極大的推動了GPS變形監測技術的不斷進步和發展，但是就整體而言，GPS變形監測技術仍然存在著諸多亟待完善的地方，而這也是一些高山峽谷工作、建筑物較為密集處等一些特殊地形測量的工作中，亟需要完善和解決的問題，這些特殊的地形測量工作需要更高精度和可靠性保證。

　　3.2 GPS變形監測技術的發展趨勢分析

　　盡管GPS變形監測技術具有一定的局限性，但是其作為具有巨大挖掘潛力的高新技術，其無疑具有十分廣闊的發展前景，勢必會獲得更為廣闊的發展空間，以下，筆者簡要就GPS變形監測技術的發展趨勢加以分析。

　　(1)GPS變形監測在線實時分析系統的建立

　　對于一些高層建筑物、較大型橋梁、以及一些滑坡地帶，著力于建立健全GPS變形監測在線實時分析系統無疑是其發展的一個極為重要的方向之一，而且也是一個大的發展趨勢。對于對大壩以及滑坡等特殊地帶進行變形監測的連續運行的GPS網絡系統，其一般成本較為昂貴，因此，致力于低成本的GPS一機多天線變形監測的實時監控分析系統，無疑具有十分重要的意義和作用。

　　(2)聯合GIS、RS技術，打造強強聯合的“3S”監測系統

　　隨著計算機技術、空間技術以及地球科學的不斷發展，GIS、RS、GPS已經呈現出相互融合發展的趨勢，“3S”技術的聯合，可以更好的進行數據分析、研究以及實現各種災變信息之間的交流和互動，GIS技術的應用，實現了對地質現象四維空間的成像，對于地質災害，諸如滑坡、泥石流等方面也發揮著重要的監測和預報作用。“3S”技術的聯合，無疑具有顯著的優越性，其勢必會成為變形監測技術的一個重要的發展趨勢。

　　(3)GPS與其它變形監測技術聯合的綜合性變形監測系統的建立

　　為了有效應對和解決GPS技術在變形監測過程中的存在的不足和缺陷，可以根據變形檢測的要求、特點以及目的，聯合其他變形監測技術，諸如攝影測量以及特殊變形測量技術等等，組合成為一種具備綜合功能的綜合性變形監測系統，實現不同的變形監測系統的之間的優勢互補。

　　(4)推動小波分析理論在GPS動態變形分析中的應用

　　傳統的Fouirer分析無法有效應該信號的時頻特征缺陷，因此，可以將小波變換理論應用于GPS動態變形分析之中，也就是利用小波轉換所具有的高頻和低頻的變形分析，來有效實現GPS動態監測數據的濾波以及一些變形頻率的分離。

　　4結束語

　　綜上所述，隨著科學技術的不斷進步與發展，GPS變形監測技術的潛在的發展優勢以及其強大的優越性勢必會得到更好的進步和發展，擁有更為廣闊的發展空間，為各項特殊工程的測量提供更為精準的數據信息。

　　參考文獻

　　[1]胡友健，梁新美，許成功. 論GPS變形監測技術的現狀與發展趨勢[J]. 測繪科學，2006，05：155-157+10.

　　[2]衛建東. 現代變形監測技術的發展現狀與展望[J]. 測繪科學，2007，06：10-13+204.

　　[3]楊玉龍. GPS變形監測技術的現狀及發展趨勢[J]. 城市建筑，2014，02：319.

　　[4]王建. 大型工程GPS變形監測數據處理關鍵技術研究[D].西南交通大學，2012.

　　[5]曲亞男. GPS定位技術在建筑物變形監測中的應用研究[D].山東大學，2012.

　　[6]許曉明. GPS技術在邊坡變形監測中的應用及其數據處理研究[D].江西理工大學，2012.

　　[7]姜興閣. 論變形監測技術的現狀與發展趨勢[J]. 礦山測量，2012，04：7-10.