GPS技术在水库大坝变形监测中的应用

GPS技术在水库大坝变形监测中的应用

近年来，GPS技术凭借其卓越的监测能力，伴随着其在各大领域的高效利用获得了长足的发展，为社会带来了很多经济效益和社会效益。从中GPS技术以高精度的监测能力被运用于我国水库大坝监测中。文章首先简要的介绍了GPS 技术的发展和应用动态。从GPS在水库大坝变形监测中的应用特点入手，对其应用特点作了细致的梳理和阐述。接下来，特别地对于GPS技术在大坝变形监测中的精度影响因素作了具体分析。最后，分步骤详细阐述GPS技术在水库大坝监测领域的具体实施方法，并且对GPS技术的未来的发展和趋势做出自己的一些研究心得和探讨。

标签：GPS技术；水库大坝；变形监测；应用

Abstract：In recent years，GPS technology with its excellent monitoring ability，along with its efficient use in various fields has achieved considerable development，for the society has brought a lot of economic and social benefits. The GPS technology has been applied to the dam monitoring of reservoirs in China with high precision monitoring ability. Firstly，this paper briefly introduces the development and application of GPS technology. Starting with the application characteristics of GPS in dam deformation monitoring of reservoirs，this paper makes a detailed combing and expounding of its application characteristics. Then，the factors that affect the accuracy of GPS technology in dam deformation monitoring are analyzed in detail. Finally，the paper expatiates in detail the concrete implementation method of GPS technology in the field of reservoir dam monitoring，and makes some research experiences and discussions on the future development and trend of GPS technology.

Keywords：GPS technology；reservoir dam；deformation monitoring；application

如今隨着政府和社会对科技的重视力度不断加强，科学技术的不断精进，测绘技术的发展变化可谓一日千里。其中全球定位系统（GPS）自面世以来，给整个测绘行业带了突飞猛进的进步。当下，GPS技术已经在大坝变形监测中得以广泛的应用。日臻完善的GPS技术以连续、实时、定位精准高、全天候作业和自动化程度高等优势特点使之在水库大坝的变形监测中得以较大程度的实现。GPS 技术可以大大提高水库大坝变形检测中的数据精准度，而且全程实现全自动化操作，十分便捷。技术人员可以及时获取测量结果，从而了解到滑坡的全方位动态和可能性，掌握滑坡发生发展的规律，从而解决常规测量的弊端[1]。

1 GPS技术在水库大坝变形监测中的应用特点

GPS之所以能够在水库大坝变形监测中广泛应用，正因为其优势特点与水库大坝变形监测的需求相符合。GPS技术的应用特点主要体现在如下几个方面：（1）

与传统测量方式点与点之间运用同时的监测不同，GPS监测技术无需在测点与测点之间实行通视；扫除通视，就节省了扫除通视障碍的费用。（2）GPS技术能够提供监测点之间的三维位移信息。也就是提供3D立体信息。GPS定位对于坐标的计算是在国际统一坐标系统中进行的。这一特点是对传统方式的极大突破，传统测量方法对平面和高度进行测量，出来的数据是2D平面的数据。传统方式在监测平面位移和垂直位移时，需要集合不同的方式方法才可实现，整个测量周期长，过程繁琐。工作量大且还容易产生测量误差。除此之外，传统方式由于难以保证测量点位与实践处于相同位置，必然难以准确分析水库大坝的变形情况。而GPS测量技术能够保证测量结果的高精准度。（3）GPS的技术特点可以实现24小时全天候监测，即使遇到天气不佳或者不利于监测的自然条件也不受影响。并且GPS技术可以和防雷设施配备使用，防止雷雨天气，同样实现全天候的实时监测[2]。（4）近年来，GPS技术不断发展完善，已经完全实现了GPS接收机的自动化，并且体积轻巧，技术人员安装和操作都十分简便，测量的时候可以缓解测量人员的紧张情绪，降低了测量人员的劳动强度，使野外工作不再是一项苦差事，而是轻松愉快的。GPS的监测可以说已经完全实现了自动化。（5）GPS技术功能多而强大，应用广泛到各个行业，除了用来测量和导航以外，同时还可以运用于测速和测时等。

2 GPS在变形监测中的精度影响因素

影响大坝变形的因素主要有以下几种[3]：（1）静水压力。其一，坝体在静水压力的作用下，不同的高度会受到不同的水平推力，最终也会改变大坝的体形，从而使得坝体的体形会有相应的变形。其二，水库水压以及坝底扬压力对大坝的作用，也使得坝体有向下游方向的转动，从而使得坝体的体形会有相应的变形。其三，水库水体自身的重量不可忽视，其重力作用也会使水库库底变形，使得大坝有向上游方向的转动，从而使得坝体的体形会有相应的变形。（2）温度变化。位于大坝上下游附近的混凝土会因为不同的季节温度的变化而有所不同。比如说在夏季里，在大坝的上游部分的混凝土因为是处在水下的，所以无法被阳光照射，温度自然就会很低；而大坝下游的混凝土每天都避免不了太阳的暴晒，因此下游的混凝土温度就会不断地上升，远远高于上游的温度。然而到了冬季，这种情况就会恰恰相反。这样的温度反差现象会引起大坝上下游的混凝土出现热胀冷缩的现象，这个现象也是导致坝顶下陷的重要因素。另外对于一些新建成的大坝来说，本身的混凝土也会因为温度的变化而产生热胀冷缩的现象，也在一定程度上影响了大坝的体形。（3）时效变化。时效变化在大坝的施工期间与运营初期现象是不可避免的，其主要是因为混凝土的收缩变化以及其他一些建筑材料的变形，还有基础岩层在荷载作用下的变形而产生的时效变化。但伴随着时间不断的推移，大坝的整体也会越趋于稳定的状态，时效变化的现象也会越来越少。GPS技术在大坝变形监测的应用中，必须要考虑到以上的这些限制因素，还有其对定位精度的影响。具体需要考虑的情况如下：

于大坝高边坡位置设置变形监测点，因为部分天空受遮挡，需要合理设置卫星观测的高度截止角，不同截止角对变形监测精度有无显著的影响；GPS观测在接收机的选择问题，双频接收机的成本高于单频接收机，那么在选择上要考虑几公里范围内，双频的观测精度是否显著优于单频接收机，是否可以选择单频接收