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摘要：随着科技的发展，精密测量对变形监测的要求有了很大的提高，随着GPS技术的成熟，GPS变形监测作为一种非常规的监测手段，越来越受到重视，本文将对GPS变形监测的应用和发展做简单介绍。
关键词：变形监测；GPS变形监测； GPS动态监测； 前景
Abstract: With the development of science and technology, precision measuring deformation monitoring requirements has been greatly improved with the maturity of GPS technology, GPS deformation monitoring as an unconventional means of monitoring, more attention, this article willGPS deformation monitoring applications and do a brief introduction.Key words: deformation monitoring; GPS deformation monitoring; GPS dynamic monitoring; prospects
P228.4
1 變形监测
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。
2 常用的变形监测方式
（1）常规大地测量方法。采用常规的大地测量仪器，如经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等建立变形监测网，进行周期性的变形观测。
（2） 物理学传感器方法。 主要是指应力应变计、倾斜仪、位移传感器等方法。
（3）干涉合成孔径雷达（InSAR）技术。
（4）测量机器人。Measurement Robot或称测地机器人，Georobot是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、识别和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型全站仪。
（5）全球定位系统（GPS）测量技术。全球定位系统的应用是测量技术的一项革命性变革，它使建立三维网的监测变得简单，而且不需要测站间的通视，并且使得监测网的一类设计有更多优化的余地。GPS还具有精度高、自动化程度高且能全天候工作等优点，使得其广泛应用于变形监测应用中。
3 GPS变形监测技术的特点
与常规的方法相比，利用GPS 进行工程结构变形监测具有以下主要优点：
①不受气候条件的限制，能在台风、大雾、暴风雨等恶劣天气条件下全天候进行工作；
②监测点与已知参考点间无需通视；
③能够直接测定监测点的三维坐标值，与监测点振动的幅度与频率无关，是目前测定结构在外界因素下产生的三维静态位移或低频振动的最好的手段；
④自动化程度高，能够进行实时动态监测；
⑤不同监测点可以进行同步测量。
4 GPS变形监测技术的发展历史
上个世纪80 年代末以来，世界上许多国家纷纷布设地壳运动GPS监测网，为地球动力学研究和地震与火山喷发预报服务（Dong et al, 1989;Bock et al, 1992; Dvorak, 1992）。我国在这方面的研究基本与世界同步，从1990 年开始，先后建立了多个全国性的GPS 监测网（包括中国地壳运动观测网络、国家GPS A 级网等）和主要活动带的区域性GPS 监测网，并进行了多期复测（胡友健，2006）。
5 市场前景
过去所发生的大量事故和灾难表明风险总是和大型建筑物（如大坝、隧道、桥梁、高层楼房等）或自然现象（如火山、滑坡、沉陷地等）息息相关，因此对于建筑物和危险地带的变形监测就变得越来越重要。定期、自动对有关地带内部或周围的参考点实施监测就 可以得到对象的形变情况。
5.1桥梁监测
现代大跨度斜拉索大桥可以承载巨大的负荷，动态的结构设计使桥梁受到车辆过载通行、大风、升温、降温、腐蚀和其它环境的影响而发生变形。 高精度高频率的测量、对所有天气状 况的适应性、不需要可通视条件等优势使测量系统高性能GPS接收机和具有先进处理算法的控制、解算和分析软件成为建筑结构建造期或运营期高精度健康监测的理想工具。
5.2山体滑坡监测
每年山体滑坡导致数亿元的损失，而且还会造成矿山停产、居住区和商业设施关闭、高速公路及铁路停运等多方面国家财产的损失。为了提高生产力，同时保证安全生产，测量工程师们往往要面对日益增加的滑坡监测的工作压力和由此带来的滑坡坍塌的风险。它通过发现早期不稳定因素，可以帮助防止采矿区和其它地区发生滑坡坍塌，避免造成事故伤亡及经济 损失。
5.3大坝监测
大型的土筑或混凝土大坝是提供水力、资源和发电的重要基础设施。在控制，闸门开启和关闭，库水位控制等诸多大坝运营管理工作中，大坝结构的沉降和水平位移等安全监测数据都提供了非常重要的决策信息，也是防止灾难发生的重要技术依据。及早发现对大坝安全产生危害的位移和沉降，可以使我们在早期发现大坝结构的薄弱环节并尽早采取修复和预防措施。即使灾难最终不可避免，及早的预警也可以减少多种经济损失和人员损失。
5.4矿山监测
煤炭铁矿等是国家经济发展的重要资能源和资源，但是经过多年的地下开采，形成的采空区造成地表出现裂缝及局部塌陷等现象，为避免出现大的地质灾害和保护井下开采安全，保护地表公共设施，实时掌握和监测地表塌陷范围内的建筑物、人员、电力塔等地表设施的情况，通过GPS变形监测系统进行地表沉降监测可掌握地表沉降变化动态，为地表垮落的正确分析、评价、预测、预报及治理提供科学依据。
6 结束语
GPS技术发展多年以趋成熟，以GPS为观测手段的变形观测能实时、准确、动态的监测变形体的变形状况，以成为精密测量不可缺少的监测手段。
参考文献：
[1]《变形监测研究现状综述》 王晓华 胡友健 柏柳 2006
[2]《变形数据分析方法研究及其在精密工程GPS自动监测系统中德应用》
黄声享 2001
关键词：变形监测；GPS变形监测； GPS动态监测； 前景
Abstract: With the development of science and technology, precision measuring deformation monitoring requirements has been greatly improved with the maturity of GPS technology, GPS deformation monitoring as an unconventional means of monitoring, more attention, this article willGPS deformation monitoring applications and do a brief introduction.Key words: deformation monitoring; GPS deformation monitoring; GPS dynamic monitoring; prospects
P228.4
1 變形监测
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。
2 常用的变形监测方式
（1）常规大地测量方法。采用常规的大地测量仪器，如经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等建立变形监测网，进行周期性的变形观测。
（2） 物理学传感器方法。 主要是指应力应变计、倾斜仪、位移传感器等方法。
（3）干涉合成孔径雷达（InSAR）技术。
（4）测量机器人。Measurement Robot或称测地机器人，Georobot是一种能代替人进行自动搜索、跟踪、识别和精确照准目标并获取角度、距离、三维坐标以及影像等信息的智能型全站仪。
（5）全球定位系统（GPS）测量技术。全球定位系统的应用是测量技术的一项革命性变革，它使建立三维网的监测变得简单，而且不需要测站间的通视，并且使得监测网的一类设计有更多优化的余地。GPS还具有精度高、自动化程度高且能全天候工作等优点，使得其广泛应用于变形监测应用中。
3 GPS变形监测技术的特点
与常规的方法相比，利用GPS 进行工程结构变形监测具有以下主要优点：
①不受气候条件的限制，能在台风、大雾、暴风雨等恶劣天气条件下全天候进行工作；
②监测点与已知参考点间无需通视；
③能够直接测定监测点的三维坐标值，与监测点振动的幅度与频率无关，是目前测定结构在外界因素下产生的三维静态位移或低频振动的最好的手段；
④自动化程度高，能够进行实时动态监测；
⑤不同监测点可以进行同步测量。
4 GPS变形监测技术的发展历史
上个世纪80 年代末以来，世界上许多国家纷纷布设地壳运动GPS监测网，为地球动力学研究和地震与火山喷发预报服务（Dong et al, 1989;Bock et al, 1992; Dvorak, 1992）。我国在这方面的研究基本与世界同步，从1990 年开始，先后建立了多个全国性的GPS 监测网（包括中国地壳运动观测网络、国家GPS A 级网等）和主要活动带的区域性GPS 监测网，并进行了多期复测（胡友健，2006）。
5 市场前景
过去所发生的大量事故和灾难表明风险总是和大型建筑物（如大坝、隧道、桥梁、高层楼房等）或自然现象（如火山、滑坡、沉陷地等）息息相关，因此对于建筑物和危险地带的变形监测就变得越来越重要。定期、自动对有关地带内部或周围的参考点实施监测就 可以得到对象的形变情况。
5.1桥梁监测
现代大跨度斜拉索大桥可以承载巨大的负荷，动态的结构设计使桥梁受到车辆过载通行、大风、升温、降温、腐蚀和其它环境的影响而发生变形。 高精度高频率的测量、对所有天气状 况的适应性、不需要可通视条件等优势使测量系统高性能GPS接收机和具有先进处理算法的控制、解算和分析软件成为建筑结构建造期或运营期高精度健康监测的理想工具。
5.2山体滑坡监测
每年山体滑坡导致数亿元的损失，而且还会造成矿山停产、居住区和商业设施关闭、高速公路及铁路停运等多方面国家财产的损失。为了提高生产力，同时保证安全生产，测量工程师们往往要面对日益增加的滑坡监测的工作压力和由此带来的滑坡坍塌的风险。它通过发现早期不稳定因素，可以帮助防止采矿区和其它地区发生滑坡坍塌，避免造成事故伤亡及经济 损失。
5.3大坝监测
大型的土筑或混凝土大坝是提供水力、资源和发电的重要基础设施。在控制，闸门开启和关闭，库水位控制等诸多大坝运营管理工作中，大坝结构的沉降和水平位移等安全监测数据都提供了非常重要的决策信息，也是防止灾难发生的重要技术依据。及早发现对大坝安全产生危害的位移和沉降，可以使我们在早期发现大坝结构的薄弱环节并尽早采取修复和预防措施。即使灾难最终不可避免，及早的预警也可以减少多种经济损失和人员损失。
5.4矿山监测
煤炭铁矿等是国家经济发展的重要资能源和资源，但是经过多年的地下开采，形成的采空区造成地表出现裂缝及局部塌陷等现象，为避免出现大的地质灾害和保护井下开采安全，保护地表公共设施，实时掌握和监测地表塌陷范围内的建筑物、人员、电力塔等地表设施的情况，通过GPS变形监测系统进行地表沉降监测可掌握地表沉降变化动态，为地表垮落的正确分析、评价、预测、预报及治理提供科学依据。
6 结束语
GPS技术发展多年以趋成熟，以GPS为观测手段的变形观测能实时、准确、动态的监测变形体的变形状况，以成为精密测量不可缺少的监测手段。
参考文献：
[1]《变形监测研究现状综述》 王晓华 胡友健 柏柳 2006
[2]《变形数据分析方法研究及其在精密工程GPS自动监测系统中德应用》
黄声享 2001