gps在大坝变形监测中的应用探讨

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1、GPS在大坝变形监测中的应用探讨摘要：现代测绘科技在当今社会得到快速发展，GPS技术的应用渗入到各个领域。文章探讨了GPS在大坝变形监测中的实践，介绍了GPS在短时观测方面的方法和应用手段，以此来对库区清坡、大坝变形进行适时的监测。中国8/vie　　关键词：GPS技术；大坝变形监测；卫星导航定位系统；水利工程；GPS监测网文献标识码：A　　中图分类号：TV42：1009-2374（2017）05-0182-02DOI：10.13535/j.ki.11-4406/n.2017.05.088　　GPS的全称是全球定位系

2、统，它产生于20世纪70年代的美国，是由美国海陆空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该卫星系统由空间部分、用户接收机部分和地面监控部分三大部分组成。该系统经过一步步的研究和试验，1994年在各个领域完全投入使用。GPS的重要作用就在于它可以为每一个用户不断提供地球上的任何时刻、各个位置的动态信息。　　GPS技术的优点有操作简单、效率高、全天候、精度高、功能多。正因为这些优点，该技术最近几年在地壳变形监测、城市测量、石油勘探、大地测量、资源调查、精密工作测量等领域都有应用。随着GPS系统一步步完善，其接收机性

3、能和解算软件也在不断改�M和完善，常规的测量方法逐渐被GPS取代，并应用于比较精密的变形监测，目前大多数的大坝变形监测都应用了GPS技术，比较典型的当属我国新疆地区的部分水库大坝，在此就以新疆克拉玛依的三坪水库为例，叙述GPS在水库大坝变形监测中起到的作用。　　1工程概况　　该三坪水库位于克拉玛依市三坪镇西北方向5千米处，离农业灌溉区大约15千米，距离市区约15千米。该地区拥有典型的大陆性气候，年降水量不足，常年干旱，昼夜温差也相对比较大。该水库利用自身位置优势采用南、东、北三面围坝的方式注入水库。水库容量达330

4、0万立方米，最大的水域面积可达2.67平方千米，该水库属于黏土性墙土石坝，高达35米，坝顶高程约为400米，坝顶的长度为3886米，宽为6米，上、下游的坝坡分别为1∶2.5和1∶2～1∶2.25，农业灌溉区的流水量为15立方米/秒。　　因为对大坝变形监测的精确度要求越来越高，所以使用GPS进行监测的同时要建立GPS监测网，建立大坝变形监测合理并且可行的方案，采取合适的措施和方法应用于GPS观测以及观测数据处理等方面，满足大坝变形监测的要求。为了了解三坪水库大坝的变形程度，保证其安全渡汛，工作人员把带有8个位移标点的

5、视准线安装在水库上游来进行监测，与此同时把这8个水准点设置在位移标点的下方，进行沉陷的监测，进行寻常变形监测的同时，利用GPS接收机进行同步监测。　　2三坪水库主坝外部变形监测的设计方案　　坝顶以及上、下游坝坡上安装28个工作基点、15条视准线和150个表面位移标点，以此对主坝的变形程度进行监测。在刚开始的设计方案中，有4个倒垂装置来配合外部变形监测控制网检测工作基点的基准值，但是由于施工难度大，成本也相对比较高，也很难满足变形要求，最后经过专家组的讨论后取消了该方案，然后把该方案设计为常规测量与GPS技术相结合，

6、定期监测工作基点的基准值或者是运用GPS技术对表面标点的水平位移与垂直沉陷位移进行监测，按照规定执行观测方法和进度要求。　　3GPS变形监测试验基准网的设计和实施　　3.1基准网的设计方案　　设计基准网的目的是为了提高变形监测基准值的精确度，方便引入精确地心坐标，并且减少基准点坐标误差产生的影响。把我国一些大型水库大坝的GPS变形监测方案作为参考，对变形监测试验基准的观测方案、布设形势进行设计，最终确定了三坪水库变形监测试验基准网。　　从方便监测、减少成本的角度出发，考虑三坪水库大坝的优点和缺点，建立两级布设水平位

7、移监测网，把一个专三级GPS网安装在首级基准网上，该网包括两个工作基点和三个基准点。　　3.2基准网外业观测　　3.2.1设备仪器以及观测计划。在仪器设备方面采用四台徕卡350型GPS接收机和AT303扼流圈天线，还有瑞士伯尔尼大学的BERNESE软件和徕卡GPS处理软件。在进行大坝监测之前，先根据三坪水库地区的水平高度和经纬度，编制卫星几何图形强度GDOP预报表和卫星可见性预报表，确定大坝的观测时段。并利用现有的4套GPS接收机，同时监测5个站上的时间段，并重点注意每个时间段的观测时间应该大于8个小时。　　GPS

8、接收机原理图如下：　　3.2.2处理观测数据得出结果。（1）处理观测数据。首先利用徕卡SKI软件处理外业的监测数据，等到正常确认数据观测记录，并且没有严重的周跳和其他异常，然后再利用伯尔尼软件进行深一步的数据处理和分析；（2）数据解算。为了减少基准线解算的误差影响，提高起算数据的精确度，获取高精确度的地心坐标，而这需要乌鲁木齐市徕卡技术中心的帮助，得到克拉玛