gnss变形监测应用

2024-06-16

gnss变形监测应用（精选6篇）

gnss变形监测应用第1篇

微变形远程监测技术及应用

论述了微变形远程监测技术的.基本原理,重点介绍了步进频率连续波(SF-CW)技术,并结合干涉测量成像系统(IBIS)说明微变形远程监测技术的应用领域和特点,以及发展前景.

作者：罗刊王铜李琴 LUO Kan WANG Tong LI Qin 作者单位：武汉大学,测绘学院,精密工程测量国家测绘局重点实验室,湖北,武汉,430079刊名：地理空间信息英文刊名：GEOSPATIAL INFORMATION年，卷(期)：20097(3)分类号：P258关键词：SF-CW SAR IBIS 动态监测变形监测

gnss变形监测应用第2篇

一种滑坡变形监测综合技术的应用

现今监测方案的综合设计和监测数据管理与综合处理已成为变形监测技术发展的一种趋势.本文阐述了一种滑坡变形监测综合技术,结合此新技术在忠武输气管道干线忠县至宜昌段顺溪Ⅰ号滑坡上两年零四个月的`实践,充分证明了此种技术的可行性.本文重点研究GPS技术在此变形监测过程中的具体应用.

作者：张军徐景田孔利明冯刚 ZHANG Jun XU Jing-tian KONG Li-ming FENG Gang 作者单位：中国地质大学测绘工程系,湖北,武汉,430074刊名：北京测绘英文刊名：BEIJING SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：“”(2)分类号：P258关键词：滑坡变形监测 GPS 应力监测

gnss变形监测应用第3篇

关键词：高精度GNSS定位技术,安全监测

0背景

溪洛渡水电站位于四川和云南交界的金沙江上, 是一座以发电为主, 兼有防洪、拦沙河、改善下游航运条件等巨大综合效益的工程[1]。大坝为世界泄洪量最大的大坝, 总装机容量1386万k W, 年均发电571.2亿k Wh, 是中国第二、世界第三大水电站。

随着每年进入雨季汛期, 坝内水位会不断抬高, 一些不稳定的岩体经过浸泡会连同地表覆盖层产生下滑, 下滑大的地方极易产生肉眼可辨的裂缝, 随着每天的累计变化, 随时都会有滑坡危险。采用高精度GNSS定位技术、网络通信技术、太阳能供电技术等可实现对滑坡体全天候毫米级的自动化监测, 通过对监测数据的分析可有效地掌握各滑坡体状态及变化趋势, 达到“实时监测, 有效管理, 预警防范”的安全管理目的。

1 系统方案

系统采用高精度GNSS定位技术, 通过对水电站滑坡体的危险区域设立观测点, 并在一定距离范围内选择稳固地点设立基准站, 利用高精度GNSS接收设备进行全天候、连续地三维坐标采集, 及对原始坐标进行解算与监测分析, 结合网络、通信与供电等技术, 实现对溪洛渡水电站库区的有效监测与安全评估。

1.1 系统组成

溪洛渡水电站滑坡体自动化监测系统由观测点、子控制中心和总控制中心三部分组成。

观测点由太阳供电能设备、GNSS接收设备、网络设施和避雷等硬件系统组成, 完成监测系统的数据采集工作, 供子控制中心数据处理。

子控制中心由服务器、配电设施、网络设施、消防设施和避雷等硬件系统和数据解算软件、数据转发模块等软件系统组成, 实现监测数据自动接收、解算、存储、传输, 供总控制中心数据分析。

总控制中心包括服务器、交换机、供电设施、消防设施、避雷设施等硬件设备以及监测分析软件, 实现对监测数据自动接收、存储、处理分析、生成报表, 供监测系统各级管理员、普通用户以及政府各级主管部门对监测区域进行信息查看、检查、督导和辅助决策。

1.2 系统架构设计

系统采用太阳能供电设备及GNSS接收设备对基准站及各滑坡体的观测点进行原始数据采集, 通过无线网桥组网的方式传输至子控制中心;位于子控制中心服务器上的数据解算软件, 可实时差分解算出各监测点的三维坐标, 并由数据转发模块将解算结果通过3G无线路由器发送至总控制中心, 在总控制中心即可对各滑坡体的形变情况进行监测与分析, 基于Internet网络及用户权限管理, 最终可实现对整个水电站库区的监控显示与管理决策。系统架构如图1所示。

1.3 数据解算软件设计

数据解算软件基于全球卫星导航定位系统 (GNSS) , 结合现代通信技术, 对采集的原始观测数据可实现实时与准实时的数据接收、分析、基线解算、发送与存储、坐标转换、地图显示、数据管理及日志管理等功能, 相比传统的RTK及静态处理方法, 具有如下特点:

(1) 用于基准站与观测点进行差分解算的原始观测数据具有严格意义 (小于1μs) 上的时间同步性, 通过建立的数据解算模型能够最大程度地消除大气延迟误差, 而传统RTK方法的差分改正数却会导致0.5~2s的时间延迟。

(2) 差分解算模型采用动态的非线性卡尔曼滤波算法, 能够有效地消除GNSS动态定位数据中的各种随机误差, 使输出的定位结果更符合真实的情况。

基于以上两个特点, 该系统采用的数据解算软件可以实现监测精度达到毫米级, 而传统的RTK动态定位方法仅能达到厘米级。并且, 由于该方法仅需原始观测数据, 因此子控制中心与GNSS接收设备之间仅实现单向通信即可;而传统的RTK方法, 不仅要求基准站和监测点之间进行通信, 而且要求监测点和子控制中心之间进行通信。

1.4 监测分析软件设计

监测分析软件采用模块化的设计架构, 通过Webservice的数据接口实现外部交互, 对解算后得到的监测数据进行分析, 实现数据信息展示与图形化显示、分析与预警等功能, 具体包括:

(1) 数据详表:以表格的形式显示测区详细的观测数据。

(2) 监测点变化过程分析:从变化过程角度划分表面位移监测分析、内部位移监测分析。表面位移监测分析是分别针对三维 (X、Y、Z) 方向向量随时间变化的线性函数进行分析, 通过对观测点在三个空间维度的变化大小与趋势预测进行综合分析与判断;内部位移监测分析主要是通过传感设备监测坝体内部所产生的位移变化信息。

(3) 断面变形分析:将横向监测点形成一条断面分析曲线, 随着时间变化的推移监测整个断面的波动情况, 并紧密关注形变最大区域。

(4) 预警预报分析。完善的预警预报功能是监测软件的必要条件。监测分析软件通过建立回归分析模型, 结合速度、加速度等参考信息, 实现对监测点偏移信息的模拟预测, 并通过对三维位移观测值、速度、加速度等预设不同级别的报警阈值, 实现对测区安全监测的报警与预警。

(5) 日常报表分析。报表功能是基于对系统中大量的基础数据进行统计分析, 通过预设专业化的模板, 指定数据报表类型及周期, 生成有针对性报表信息, 以便于相关专家与领导进行专业性的数据分析与诊断。

2 系统特点

(1) 是国内首个采用三星八频GNSS接收设备并进行多系统联合解算的项目, 可以接收并联合处理BDS B1B2B3、GPS L1L2L5、GLONASS L1L2数据。

(2) 可实现毫米级精度的安全监测。

(3) 监测点采用太阳能供电方案, 解决了滑坡体野外供电的问题;利用工控机方案可有效地降低分控中心的设备功耗。

(4) 支持多基准站联合的基线解算, 能够有效地实现独立网平差, 提高整个解算网络的可靠性和精度;采用多基准站的观测数据, 可以有效地改善电离层引起的误差;在保证监测精度的前提下, 可极大地提高基准站与观测点之间的距离长度。

(5) 采用分布式的系统架构, 首先通过子控制中心进行坐标解算获得测点的高精度三维坐标, 再通过3G网络实现在总控制中心进行数据集中存储与分析, 形成一体化的变形监测数据库。这样不仅提高了坐标解算系统的可靠性, 在观测点数据量巨大、环境因素复杂的情况下, 有效地降低了系统对软硬件可靠性的要求, 还大大减少了3G网络传输的数据量, 并支持网络中断后的坐标数据续传功能。

(6) 监测分析软件采用C/S和B/S混合架构, 客户端可以远程访问、查询、管理、查看, 同时可实现专业的数据分析、报表输出、趋势分析、报警、地图显示等功能。

3 展望

全国现已建成的水库大坝约86000座, 坝高在15m以上的约有19000座。据初步统计, 在已建的这些水库大坝中, 被列为病险的大中型水库有620余座, 被列为病险的小型水库有33600余座。对部分大坝存在的缺陷或隐患, 如不及时发现和处理, 将直接影响大坝的安全, 甚至演变为溃坝的灾难性事故[2]。

滑坡之所以能造成严重损害, 是因为难以事先准确预报发生的地点、时间和强度[3]。随着全球卫星导航系统的进一步发展, 高精度GNSS定位技术凭借其定位精度高、全天候、稳定性好、受恶劣天气影响小、维护升级简单等优势, 将在地灾监测等领域等到更加广泛的应用。溪洛渡水电站滑坡体自动化监测系统作为一个成功的应用案例, 将会为其他滑坡、尾矿库、沉降、桥梁等领域的安全监测提供宝贵的实践与推广经验。

参考文献

[1]刘裕国.绿色使命——全国第二大水电站溪洛渡开工[J].中国三峡:水文化

[2]许斌, 何秀凤, 岳建平, 等.GPS形变监测技术在天荒坪电站水库坝区的监测网试验[J].水利水电科技进展

gnss变形监测应用第4篇

关键字：变形监测技术；桥梁检测；应用

引言

我们的祖国作为发展中的国家，近年来发展的迅猛程度令人惊叹。同时作为人口众多的国家，在发展的同时也伴随着人口压力和交通压力，立交桥的建设为缓解交通压力贡献了应有的力量。桥梁建设事业应运而生，并处于不断发展的阶段。结构复杂的桥梁层出不穷，规模也在不断扩大，这都预示着桥梁施工的发展方向是逐步实现超大化。此时，对桥梁进行的变形监测就是必不可少的。

从概念上来说，变形监测就是测量，用以精确定位被检测的对象或者物体的空间位置，或者研究其内部形态随时间所发生的变化特征，对于建筑物和工程建设施工有相当重要的意义。它是实现对建筑物安全状态的分析和评价、对设计参数进行分析和评价、对设计和现场施工质量的反馈、對变形规律的掌握和做出预报变形的重要方法。桥梁变形监测的主要工作是监测桥梁的整体性能，充分利用工程测量知识、掌握先进的测量技术、使用科学、精度相对较高的测量仪器，定期或不定期对桥梁的垂直和水平两个方向的位移变形进行监测。对于要求较高的桥梁，要利用现场测量所得实时数据，并做出影响线或者影响面，更直观观察桥梁各部位位移的变形状态，分析规律，指导施工，制定科学的桥梁维修措施，不断完善其养护办法。

这片文章以对广深高速公路桥梁监测所得实际的有效数据为例，介绍变形监测技术在桥梁监测中的应用。有效结合变形监测数据和工程实际，合理处理数据，总结变形规律，为现场施工的安全性提供理论保障和技术支持。

一、桥梁变形监测的理论分析

为确定现场作业方法，要对桥梁进行变形监测，这样可以提高对建筑物或构筑物的实际变形过程或变形趋势分析的精确度，也是检验桥梁设计和施工质量的重要方法。桥梁变形监测不仅包括桥梁沉降监测，还包括对承台水平位移的监测。在工程建设中，地面的沉降是常见的一种地质现象，同时也是不可避免的，它是一种环境地质变化，区域特性较为显著，因此，沉降监测是桥梁监测的重要内容之一。在建设桥梁时，要求技术人员把握桥梁的变形监测以及变形的程度，所以监测在水平方向上承台的位移也是很重要的。

不同的桥梁建筑物或者工程对测量的要求和规范也可能是不同的，这就要求技术人员能够根据工程个体的差异性特点，严格按照规范确定桥梁变形测量的等级和满足要求的精度，确保现场规范和安全作业。

（一）桥面沉降

桥面沉降也就是桥梁垂直方向上位移的变形。桥梁沉降观测的原则包括以下五条，⑴稳定点位基准点、工作基点和观测点；⑵仪器和设备要能平稳固定；⑶同一测量过程尽量稳定测量人员，避免更大的误差；⑷确保观测和环境条件前后一致；（5）对工程中各组成部分进行观测时，要求选择相同的观测路线，固定同一镜位，并运用相同的程序和方法。

桥面沉降监测包括布设沉降观测点，测量网，对跨河桥的沉降监测等多方面的内容。现场施工，大多采用闭合水准路线或附合水准路线的方法，运用高精度水准仪对沉降观测网进行确定。对于桥墩在河中央的跨河桥，就只能采用闭合水准测量这一种方法。测量时，把仪器架设在桥台上，把前后相邻的两个桥台作为测点进行观测，往测结束后进行返测，测量往测时没有测量的点。再通过往测已经侧过的点观测中间联测的部分，作跨河水准测量路线如下图。

图一跨河水准测量路线图

（二）承台水平监测

桥梁水平监测的主要内容是桥梁承台的水平位移监测，是通过观测水平位移基准网和测量水平位移观测点来实现的。在实际监测过程中，对控制网进行的布设和校核需要放在首要位置，它根据基准线条数的不同，在监测时分为两种不同的情况。对于简单的只布设一条基准线的大桥，在建立校核基准线稳定性要求的校核点的基础上，只需要对基准点的距离进行测量。但是如果大桥有多条基准线，除了以上监测过程，还要测量两个相邻基准点之间的距离和角度。利用多次现场操作的经验分析，得出测角误差和测距误差是影响观测精度的主要因素。

二、实施桥梁变形监测的方法分析

（一）工程概况

广深高速公路途径经济发达地区，是国家众多主干道中占有重要地位的一条，它全长约123Km。沿广深高速全线，共有99座桥梁，全长达45.35Km，其中立交桥占约?，长约12.8Km，上跨桥9座，总长1.1Km。可以作为代表性研究对象。

（二）桥梁工程项目监测

对广深高速公路的监测主要是沿着公路方向设置水准控制网和一些必要的水准控制点，对主线上的桥梁实行变形监测，这样做的目的是为了掌握桥梁结构在使用过程中的变形情况，为今后的养路工作打下基础。

（三）观察并测量桥面沉降

1.布设并测量沉降观测点和观测网

对所有需要监测的桥梁布设监测点，对于由于时间的推移或施工操作不当造成的破坏，要根据现场地址条件，适当在桥墩底部增设控制点。一般来说，三等水准采用闭合水准路线或者附合水准路线，按规范精度要求四等。

2.对沉降的监测

在对本工程进行监测测量时采用精度较高的DINI12高精度数字水准仪（±0.3mm/km），仪器必须要使用检定合格的产品，并且在施工使用前要进行严格具体的校正。工程采用闭合或附合水准线，布设时要根据监测点的分布情况埋设工作基点，保证技术人员前后可看到的距离，注意对路线的固定。

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检查至少三个以上的工作基点是每期观测沉降必不可少的前期工作，检查过程中，发现任何不合格的情况，都要继续检查更多的基点。从而判别本工程基点的合格度，从而制定相关的施工措施。利用测量所得到的高程数据，观察周围的各个沉降点，采用闭合或附合水准路线。要通过对基准点的检测，分析判断，以保证工作基点的可靠性，从而确保观测成果的可靠，并把所有检测资料存档上交。

3.跨河桥监测方法

为了研究变形监测技术在跨河桥桥梁监测中应用，对四座具有代表性的跨河桥进行水平位移基准网观测和水平位移观测点测量等等，这些大桥分别是东洲河大桥、川搓大桥、赤窑大桥、道窑大桥。下图是川搓大桥的监测点位置分布图。

图二川搓大桥监测点位置布置图

（三）承台水平监测

对跨河桥进行承台水平位移观测时，采用满足精度要求的TCA2003全站仪，测距精度为1mm+1ppm，测角精度要精确到秒。墩的埋设要求平面位移观测的精度为二等，但是我们原来布设的控制网并没有采取强制队中装置，所以要墩的埋设进行单独观测。本工程在测量各个观测点和基线之间的夹角时采用方向观测方法，同样采用此方法去观测基准点相对观测点之间的斜距。利用测量得到的数据计算监测点的坐标，再同之前的数据进行比较，选用比较精准的那组数据。采用具有自动瞄准功能的TCA2003进行观察，通过在监测点上安装棱镜的方法，可以在测量开始后实现自动锁定棱镜中心，不间断得进行观测，很有效得消除了人为因素和车辆通行时引起桥梁震动所造成的誤差，保证测量数据的精确性。

（四）监测数据处理

1.对监测数据进行的检核

影响变形监测内部及外部因素有很多，监测所得数据必然存在一定程度的误差，包括：粗略测量引起的误差（这类误差需要尽力避免），系统误差（可通过使用精度更高的仪器或优化观测程序和方法减小误差，但此类误差不可避免），偶然误差。为了提高测量的精确度，要尽可能得消除较为明显的误差，尽可能提高监测精度，只有这样才能将观测误差对变形分析造成的影响降到最低。在对监测数据进行检核时，可以根据场地种类的不同分别采用野外监测和室内监测。由于场地因素的随时间在不断变化，要求当天就对当日测得的数据进行整理。

2.分析监测所得数据

在对桥梁变形进行监测和分析时，最主要的两方面内容是对于桥梁空间特性的掌握，并研究分析其动态变化。选定目标桥梁的代表性桥墩或承台特征点，对他们按时进行定期的反复检查，对监测所得数据进行分析总结，得出被监测点群的沉降、水平位移等在随时间变化时的变化特点，通过多次实验多的众多数据中，选择以组代表性数据，该组数据要能很好反应数据的变化规律，为对下一组数据的预测提供依据，用于对目标建筑物或结构安全状况的评估，评判施工方法的合理性，为工程制定出更加完善的措施，缩小工期，节约成本。

通过以上例子的分析和研究，得出在我国桥梁建设中，大部分桥梁墩柱的稳定性相对良好，其沉降量相对并不明显，不影响桥梁和安全性，也不会缩短桥梁的使用年限，但仍然有个别桥墩发生了一定程度的下沉，但经过多次监测，这些下沉的桥墩并没有出现破坏现象。并且在采取措施进行加固后，并没有再发现沉降。经监测合格。

结语

桥梁监测变形是桥梁运行、管理和后期维护的重要手段，对保证公共交通出行安全具有很重要的意义，保证监测变形的精确度就很重要。虽然监测理论已经基本走向成熟，但对于不同工程出现的突发问题还是应该引起足够的重视，需要技术人员不断努力优化方案，为桥梁安全做出应有的贡献。

参考文献

[1]刘梦微. 基于GPS的桥梁变形监测应用研究[D].东华理工大学，2013.

[2]过家春. GPS技术在桥梁变形监测中的应用研究[D].合肥工业大学，2010.

[3]朱新亮. 一种高速高精度光纤传感技术在桥梁监测中的应用[D].山东大学，2012.

[4]董学智，李胜，李爱民. 变形监测技术在桥梁监测中的应用[J]. 测绘，2012，01：13-15.

[5]赵正林. 有关GPS在桥梁变形监测中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2012，13：88.

[6]王红霞. 三维激光扫描技术在桥梁监测中的应用[D].兰州理工大学，2012.

[7]张胜伟. 基于GPS技术的桥梁变形监测研究[D].山东理工大学，2012.

[8]姚平. GPS在桥梁监测中的应用研究[D].同济大学，2008.

gnss变形监测应用第5篇

GPS技术具有全天候、自动化、选点灵活、可同时测定点的三维位置与速率等优点,因而为滑坡监测提供了一种新的`有效的数据采集手段.主要介绍了GPS用于滑坡变形监测的方法,并通过三峡库区卡子湾滑坡体的变形监测介绍了GPS滑坡监测的整个过程,包括监测网的技术设计、外业观测、数据处理、变形分析等内容.监测结果表明,采用GPS静态定位技术达到mm级的精度,完全可以满足高精度滑坡监测的要求.

作者：郭永成刘辉何春桂张安兵 GUO Yong-cheng LIU Hui HE Chun-gui ZHANG An-bing 作者单位：郭永成,GUO Yong-cheng(武安市国土资源局,河北,武安,056300)

刘辉,何春桂,张安兵,LIU Hui,HE Chun-gui,ZHANG An-bing(河北工程大学,资源学院,河北,邯郸,056038)