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摘要：我国水利工程的发展直接关系到我国人们的生活水平和生活质量，同时也是我国经济建设发展的重要基石。随着我国水利工程建设进入到高速发展时期，对大坝等水利水电工程建设质量提出了更高要求。在大坝服役和使用过程中，由于地理环境和施工质量等原因，大坝的坝体和坝基可能会产生不同幅度的形变，对大坝水利工程正常运行和生产安全造成隐患，因此为保障大坝运行安全，强化大坝变形监测技术的应用十分重要。
关键词：GPS技术；大坝变形监测；应用
引言
随着科学技术的快速发展，我国很多行业运用高科技技术，使其发展更上一个新的台阶。在水利工程发展中，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。
1GPS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：（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。
2GPS技术在大坝变形监测中的应用
2.1大坝变形监测
2.1.1大坝变形监测网的布设
大坝变形监测主要采用GPS自动监测技术，大坝变形监测设计主要补充完善大坝的位移观测和渗流观测设施，并根据实际情况和设计规范，将综合标点作为位移观测标点，水库大坝位移观测有竖向位移和水平位移观测，主坝坝顶每100m设一观测断面，共7个观测点；付坝每200m设一观测断面，位移点位于距下游坝肩0.50m坝坡上，共23个观测点；主坝体浸润线观测主坝每200m，沿坝轴线设一观测断面，共3组；付坝每500m沿坝轴线设一观测断面，每断面内设三根测压管，1根布设于大坝上游坝坡距坝顶轴线3.50m处，其余布设于下游坝坡距坝顶轴线5.00m处和距贴坡排水顶（付坝3.00m）5.50m处，采用电测水位计量观测，共8组。工程大坝变形监测网分两级布置，首级观测网为专三级GPS网，由JZ1、JZ2、JZ3和JZ4四个基准点及GZ1和GZ2两个工作基点组成，为解决网点间距较短而无法满足GPS测量精度的要求，必须按专用平面控制网进行加密网布设，起算数据为首级基准网点，通过间隔点法增加观测网相邻点间距，在主坝布设12个工作基点，采用标称精度为1mm+1ppm•D的TC1500全站仪进行GPS网内边和网间变形监测。
2.1.2GPS测量的外业实施
为了提高监测资料的连续性和一致性，必须建立与原坐标系一致的GPS变形监测坐标系，通过国家三角点施控网Ⅲ8进行首级变形监测网坐标传递，并以基准点JZ3和JZ4为GPS约束平差的起算数据。大坝变形GPS监测网接收作业通过3台Leica-SR-530GPS双频接收机完成，该型号接收机标称精度为5mm+1ppm•D，通过静态相对定位法展开GPS测量作业。施测前按照《全球定位系统GPS测量规范》（GB/T18314-2009）全面检查GPS接收机，包括一般性检查、通电检查和实测检验。
2.2激光准直系统
激光技术的应用具有高效便捷的技术优势，特别是对坝体的测量能够有效提升测量精度，但相应地这种激光技术应用也有对曲线和拱形地带测量效果有限的劣势，其局限性决定了需要搭配其他测量技术进行作业。激光准直技术在应用时需要注意以下几个方面的问题。首先是注意系统的密封性和隔热效果，由于激光设备对作业环境的要求较高，因此需要保障设备的密封性并尽可能注意隔热防尘，提升激光设备精度；其次是长时间作业需要配合冷却装置保障设备安全；最后是搭配高质量翻转系统降低复位误差。
2.3对GPS观测技术的发展探究
GPS技术凭借其突出的优势在各个领域得到应用和肯定，随着GPS技术监测技术的发展和精益求精，将对其未来的发展做出一些研究和探讨。首先是采取强制对中的观测墩。采用强制对中观测墩的目的是为了达到保护水库大坝的目的，最大化的避免水库大坝变形或损坏。因为在观测中，把GPS天线安装在三脚架上时，不可避免会出现对中的误差，误差值通常在3mm之内；同时GPS观测的时间长，会引起三脚架暴露在外受日照和风吹，从而导致精确度受影响。其次，要选择和采用抗干扰能力强的天线。GPS测量技术采用抗干扰能力较强的天线，把天线按指北方向线作有效定向。目的是为了能够最大化的降低误差。因为GPS天线相位中心通常不可避免得会出现一定程度的偏差。因此，出于减少偏差对基线向量影响的考虑，需要在各个观测墩上明确标识出指北方向线，观测时将天线按定向线进行设置。最后一步是要选取足够的观测时间以及恰当的观测窗口。之所以如此，原因是GPS基线要受到卫星星历误差很大的影响。不同时刻接收到的广播星历，会出现2度左右的坐标方向偏差。所以可以得出结论，运用GPS技术监测水库大坝的时候，偏差问题不可避免，就必须具备充足的观测时间为条件。尤其是对基线向量长的大坝，增加观测时间，对于减少误差造成的影响，从而提高水库大坝变形监测的精度十分奏效。
结语
研究结果表明，水库大坝变形监测时间越长，则所搜集的参加拟合的观测资料必须充足，才能提高监测结果的精确度，满足大坝变形监测需要，为此GPS技术在水库大坝变形监测应用时必须延长监测时间，以减少随机误差产生的可能性，并拟定科学合理的观测方案，确保足够的多余观测次数，以便降低误差，有效控制误差的积累而影响监测结果。
参考文献：
［1］徐雪.GPS技术在水库大坝变形监测中的应用［J］.科技创新与应用，2018（04）：131-132.
［2］布艾杰尔•库尔班等.利用GPS技术监测大坝表面变形［J］.地震地磁观测与研究，2017，38（04）：165-171.
［3］倪志华，王庆勇.GPS技术在某水库大坝变形监测中的应用［J］.新疆水利，2011（05）：32-35.
［4］倪志华，王庆勇.GPS技术在某水库大坝变形监测中的应用[J].新疆水利，2011（05）：32-35.
［5］杨延有，包德高，周建伟.GPS技术在平原水库大坝变形监测网中的应用[J].江西测绘，2010（1）：48-50.