變形監測也稱形變監測，就是利用先進的儀器設備和測量方法對變形體發生的形態變化現象進行監測，同時對變形體的變形形態進行數據分析、統計和預測等工作。變形監測研究首先要得到及時精確的變形數據信息，并且盡可能地通過這些數據信息來分析研究變形的內在規律、變形機理和外界影響，從而達到對變形體變形的影響進行預測、預報的作用。

但是要對變形監測進行及時準確的預測預報，就需要高精度、實時化的變形監測系統。而GNSS技術是一種可實現遠程自動化測量的高精度的變形監測技術。GNSS的全稱是全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指所有的衛星導航系統，包括中國北斗系統（BDS）、美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統和歐洲Galileo系統等全球的、區域的衛星導航系統。

由于GNSS技術具有全天候、全時域、定位精度高、測量時間短、測站之間無須通視和可同時測定點位的三維坐標等優點。近年來，我國GNSS對地觀測技術發展迅速，目前主要應用于大地測量、變形監測、地震地質和地球動力學研究等方面，并取得了良好的效果。

北斗GNSS技術在地質災害變形監測中的應用 

地質災害具有極強的隱蔽性、突發性和破壞性。據中國地質災害防治工程行業協會統計，2020年1-10月份，全國共發生地質災害7771起，其中滑坡4775起、崩塌1775起、泥石流897起、地面塌陷174起、地裂縫142起、地面沉降8起，造成117人死亡、22人失蹤、56人受傷，直接經濟損失49.7億元。

地質災害場景

傳統的地質災害監測預警僅采用簡易“人防”模式。如：用尺測量災害隱患點裂縫寬度，進行數值記錄和上報。但這種方式耗費大量人力、物力，也無法滿足長時間甚至24小時不間斷監測，很難保證突發地質災害事件的提前預警與及時響應。

司南導航地質災害監測系統作用場景圖

GNSS高精度變形監測技術主要基于相對定位原理，即通過在“被監測變形體”和位于其附近的“位置信息已知的、基礎穩定的參考點”上分別架設GNSS定位設備，采用GNSS高精度后處理差分定位技術可精準計算出變形點相對于穩定參考點間的相對位置變化，其位移精度分辨率依據數據處理算法的不同，較高可達毫米級，以此實現高精度變形監測的目的。

北斗GNSS技術在大壩變形監測中的應用

在大壩變形監測中，傳統的變形監測是采用高精度的監測網對大壩變形要素進行監測，但由于大壩所處地形條件的影響，導致監測網的網形差和監測點的位置精度不精確，影響測量的準確性。這種方法的勞動強度很大，觀測時間較長，沒有實現自動化監測。隨著GNSS技術的出現，使變形監測實現了從數據采集、數據傳輸、平差計算和變形分析的連續自動化。經研究發現，利用GNSS技術進行水平位移的監測精度在2mm以下，高程的測量誤差在10mm以下。

司南水利水電大壩監測系統作用場景圖

北斗GNSS技術在礦山尾礦庫變形監測中的應用

長期以來，由于尾礦庫管理監測監控系統不完備、監測監控技術落后、專業監測人員缺乏等原因，造成許多尾礦庫的運行參數檢測誤差較大，難以及時掌控尾礦庫的各項安全技術指標，這些都極大影響尾礦庫的安全管理。基于GNSS技術的高精度實時在線變形監測預警系統在尾礦庫的實施和應用，全面提升尾礦庫安全監管和日常管理水平，增強企業、社會、政府對于尾礦庫災害的預警響應能力。

司南尾礦庫監測系統作用場景圖

北斗GNSS技術在露天礦邊坡安全監測中的應用

隨著大型金屬非金屬露天礦山的不斷開采，排土場作為一種巨型人工松散堆墊體，隨著其高度不斷加高，必然會存在嚴重的安全問題。排土場失穩將導致礦山土場災害和重大工程事故，不僅影響到礦山的正常生產和員工人身安全，也直接導致礦山蒙受巨大的經濟損失。

 司南導航露天礦邊坡監測系統作用場景圖

GNSS邊坡安全監測系統采用高精度衛星定位系統，能夠及時掌握排土場邊坡堆積區變形情況、分析變形規律、預測邊坡及滑坡可能變化的范圍及其變化趨勢，為管理者及時采取相應的處理措施提供寶貴的參考資料，較終確保礦山企業的正常生產建設和人員安全。

北斗GNSS技術在橋梁結構健康監測中的應用

隨著國民經濟的發展,越來越多的特大型橋梁進入了人們的視野，橋梁結構逐步向輕巧、纖細方面發展，與此同時橋梁的載重、跨徑和橋面寬度不斷增長，結構型式不斷變化。這些交通基礎設施在人們的經濟生活中發揮著巨大的作用。橋梁長期健康監測是評估橋梁健康狀態、**橋梁安全、避免事故發生的重要環節。監測橋梁形變可以有效反映橋梁結構的工作狀況，為管理部門提供可靠的數據依據。

司南導航大型橋梁監測系統模擬場景圖

北斗GNSS技術在地表沉降變形監測中的應用

隨著金屬非金屬礦山開采時間的增長，地下采空區規模進一步擴大，采空區的支撐條件進一步惡化，嚴重威脅著礦區地質環境安全、深部礦體采礦生產的安全以及地表人民生活的安全。司南導航地表沉降自動化監測系統以北斗衛星導航高精度定位技術與地下水、降雨量等多種傳感器監測技術結合實施，便于企業和安全監管部門實時掌握礦區地表沉降狀況和安全現狀，從而**深部礦體安全開采及礦區內人民群眾的生命財產安全。

司南地表沉降監測系統作用場景圖

北斗GNSS技術在高層建筑安全監測中的應用

高層建筑雖有優勢，但同時也有著一系列的弊端。較受人關注的一點，就是高層建筑的安全性。據粗略統計，之前發生過高樓倒塌的事故不計其數。很多高樓在建造過程中一味地追求美觀，從而會影響到樓房的質量。

司南高層建筑安全監測系統作用場景圖 

高層建筑安全監測系統是通過高精度衛星定位系統GNSS、數字化傾斜儀、數字化裂縫計、數字化靜力水準儀等監測設備，對高層建筑的位移、偏擺、沉降、傾斜、裂縫、應力應變等形變數據進行實時監測，并通過通信網絡將數據實時傳回監測數據平臺“司南云”，系統實時監測建筑的形變情況，

結束語

GNSS以其實時、高精度、全天候、不受通視條件限制和自動化觀測程度高等優點，為實現工程和地殼形變及災害變形監測中的應用提供了高質量的保證，實踐證明，GNSS在變形監測中的應用是一種值得采用的有效手段，這對彌補傳統的監測方法的不足有重要意義。隨著我國北斗導航定位系統的投入使用與完善，GNSS技術在我國國民經濟建設中必將有更廣闊的發展前景。