浅析现代测绘技术在变形监测中的应用

浅析现代测绘技术在变形监测中的应用

李林虎李莹

四川思明地理信息工程有限公司四川省成都市610037

摘要：变形监测的目的在于掌握监测点的变形状况，可采取对应措施，控制变形的发展，保证建设工程质量安全。近年来，新的测绘技术对变形监测的发展起到了极大的推动作用。比如在变形监测工作中，GPS、摄影测量与遥感、自动监测系统等新生测绘技术的广泛运用，并且收到了良好的效果。

关键词：现代测绘技术；变形监测；应用

随着传统测绘技术的不断改进与优化，变形监测逐渐朝着内外一体化、系统智能化、测量数字化以及数据自动化获取与处理的方向发展。现代测绘技术在变形监测中的有效应用，为推动现代建筑工程的进步与发展做出了突出贡献。笔者主要对变形监测中现代测绘技术的应用进行分析与探讨。

1GPS技术在变形监测中的应用

卫星全球定位系统（GPS）以其连续、实时、定位精度高、全天候作业和自动化程度高等优点被广泛的应用现在的测绘项目中。利用GPS定位技术进行变形监测具有下列优点：（1）GPS定位时测站间无需保持通视，可省去不少中间传递过度点，节省大量费用。（2）能同时测定点的三维位移，解决传统监测方式中水平位移和垂直位移需分别测定，且监测的时间和点位也不一定一致的问题，减小了变形分析的难度。（3）配备防雷电设施后的GPS变形监测系统能实现全天候观测，这一点对于防汛抗洪、滑坡、泥石流等地质灾害监测等应用领域来讲显得特别重要。（4）GPS接收机的数据采集工作是自动进行的，且为用户预留了必要的接口，可以较为方便的把GPS变形监测系统建成无人值守的自动监测系统，实现从数据采集、传输、处理、分析、报警到入库的全自动化。（5）误差不会累计传递，只要天线在监测过程中保持固定不动，对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响两期变形监测中所求的的变形监测点的坐标之间的差异，从而不会影响变形监测的结果。GPS定位技术中,平面位置的精度已经得到人们的广泛认可和应用,高程分量却更多地被忽视。但由于GPS观测周期短、布网迅速、精度高、自动化程度高等优点,高程分量精度的提高也越来越成为人们关注的热点问题。近年,随着GPS定位精度的不断提高,尤其是通过多期观测,获得需要的垂直沉降信息，高程分量精度的不断提高，GPS技术在地表沉降、大坝自动化监测、陆海垂直运动监测、滑坡监测等方面应用获得了令人满意的结果和精度，为替代水准监测提供了可能。同时为城市的建设和管理提供高效快捷的监测服务,也使人们从繁重的水准测量中解脱出来,提高城市地面沉降监测的效率。

2摄影测量与遥感技术在变形监测中的应用

摄影测量技术包括航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量等，随着卫星搭载彩红外摄像、红外扫描仪、多光谱扫描仪、合成孔径雷达等非可见光扫描摄影仪器的使用，摄影测量发展为摄影测量与遥感。在变形监测中，主要采用近景摄影测量手段对监测目标进行摄像，并根据像片所提供的信息来判断被监测目标是否发生了变形。相对于其他的变形监测方法，摄影测量具有以下优点：1、不接触目标，采用非接触手段获取影像，外业工作量被大大减小。2、能从二维影像中获取目标三维信息，普遍定位精度高。3、影像直观，便于人工判别。4、可以在瞬间记录下监测目标的信息，得到瞬时的相对点位信息。5、在具有同步装置的条件下可以对动态目标进行测量。由于大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备,且其处理流程复杂，需要经过内定向、相对定向、绝对定向等程序，所以摄影测量技术在变形监测中的应用尚不普及。

3自动化监测技术在变形监测中的应用

自动化变形监测系统是采用测量机器人对各种工程进行自动化安全监测和数据处理的通用软件系统，可对各监测点进行实时监控、自动测量和变形过程显示等功能。测量机器人又称自动全站仪，它的技术组成包括坐标系统、操纵器、换能器、计算机和控制器、闭路控制传感器、决定制作、目标捕获和集成传感器等八大部分。坐标系统为球面坐标系统,望远镜能绕仪器的纵轴和横轴旋转,在水平面360°、竖面180°范围内寻找目标；操纵器的作用是控制机器人的转动；换能器可将电能转化为机械能以驱动步进马达运动；计算机和控制器的功能是从设计开始到终止操纵系统、存储观测数据并与其他系统接口,控制方式多采用连续路径或点到点的伺服控制系统；闭路控制传感器将反馈信号传送给操纵器和控制器,以进行跟踪测量或精密定位；决定制作主要用于发现目标,如采用模拟人识别图像的方法(称试探分析)或对目标局部特征分析的方法(称句法分析)进行影像匹配；目标获取常采用回光信号最强法以及方形螺旋式扫描法等，用于精确地照准目标；集成传感器包括采用距离、角度、温度、气压等传感器获取各种观测值。由影像传感器构成的视频成像系统通过影像生成、影像获取和影像处理,在计算机和控制器的操纵下实现自动跟踪和精确照准目标,从而获取物体或物体某部分的长度、厚度、宽度、方位、2维和3维坐标等信息,进而得到物体的形态及其随时间的变化。自动监测系统具有在指定的时间段内实施无人值守的自动观测，自动进行遮挡处理和超限处理情况，当测点变形量超过预先设定的限差时进行自动报警，实现目标点坐标自动计算以及变形分析以及节省大量人力、物力和资金的优点。自动监测系统将越来越多的应用于大坝、桥梁等人工建筑物的监测工作中，提高变形监测工作效率，提高变形监测工作的技术水平。

综上所述，随着传统测绘技术不断向数字化测绘技术转化，面向21世纪变形监测技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS、摄影测量与遥感、自动监测系统等将广泛应用于变形监测中，并发挥越来越重要的作用，为我国工程建设事业的腾飞打下了良好的基础。

参考文献：

[1]徐绍铨,张华海,杨志强等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉测绘科技大学出版社,1998

[2]于起峰，尚洋.摄影测量学原理与应用研究.北京：科学出版社，2009

[3]梅文胜,张正禄.测量机器人变形监测系统软件研究[J].《武汉大学学报(信息科学版)》,2002,27(2):43～47.