GPS变形监测信息管理系统的研制及其应用

由于GPS能够为各类用户提供高精度的三维位置、速度以及时间信息，所以它已经被广泛用于导航、测绘等许多领域。它以实时性和精确性的特点，可对各类建筑物及地表移动进行全天候、连续、同步的三维变形监测。传统的方法是定期地用水准仪测量高程，用全站仪或测距仪测定点位坐标，根据变形值计算公式得出监测点移动与变形值，并拟合出曲线变化，其缺陷是掩盖了时段内非线性变化，而利用GPS技术进行变形监测克服了传统方法的缺点，它在测量相对几何参数O如距离、角度、高差）上具有传统测量技术所无法比拟的优点。但是实施变形监测时，由于监测的多周期性和长时间性必然会有大量的数据和信息，而对这些复杂而又庞大的数据能否管理、利用好，关系到预测和预报变形规律工作能否实现以及实现的质量。为此研制一套高效率的、使用方便的GPS变形监测信息管理系统是必要的，它和变形监测一样具有重要的实用意义和研究价值。

1系统的结构bookmark31.1系统数据库结构数据库用于储存测量得到的原始观测信息、观测值之间的相对关系信息、测点特征信息及数据处理结果信息等，它是信息管理系统的基础。因此合理的数据库结构是数据库设计的关键。考虑到变形监测成果的特点，系统数据库结构设计应考虑既能满足用户的需要，又能使系统需求的资源*少，而且应使数据库中数据冗余度为零或为*小。因而将数据库结构设计如表1的形式。

表1GPS变形监测成果数据库结构参数字段周期日期点名横坐标纵坐标高程类型integerdatetext25678/doubledouble宽度4861515111.2系统的总体结构本系统由数据管理子系统、数据分析子系统、图形管理子系统、报表输出子系统、在线帮助及退出六大模块组成，整个系统的结构如所示。

H记录修改数沛入数理子系统1-4*1记录￥d记录样序数据预处理本要形*计算数据分析子系统1-累计变形1*’：变形速率i变形方位5原始数据报表输出子系统点位坐标成果饕点位变形量统计报表沉§程沉穿布图形在线帮助|包|5|线图~1移分布图图形管理子系统hh水平位移过程|8|图|GPS变形监测倍息管理系统结构系统功能及特点bookmark42.1系统的功能1）数据管理子系统的主要功能1）数据输入功能：通过GPS软件处理后的数据可以通过键盘手工输入计算机，也可以将处理后的数据先存储在一数据文件中，然后通过文件读取方式输入到计算机中。

2）记录修改功能：可以动态地修改数据库中某条记录中的数据。！）记录删除功能：删除数据库中不符合条件的某条记录。

2）数据分析子系统的主要功能1）数据预处理功能：数据预处理包括观测数据中粗差的探测和系统误差的检验。

2）本期变形量计算功能：可以实现本期各测点的平面和垂直变形量的计算。！）累计变形量计算功能：计算各测点在当前观测日期以前的平均变形量。

3）报表输出子系统的主要功能1）原始数据报表功能：将原始观测数据按日期或测点名形成报表。

2）点位坐标成果报表功能：通过所建立的成果数据库中直接按约定限制条件筛选数据库记录生成报表。

3）点位变形量报表功能：利用已建立起来的数据库动态提取数据，将每一测点的变形值形成报表，包括各周期成果相对某一周期成果的变形量、变形速率、变形方位、间隔时间等。

4）图形管理子系统的主要功能1）沉降过程线图：在窗体中显示某一测点在某一时段内的沉降过程线。

2）沉降分布图形：在窗体内以测点作为横坐标，沉降量作为纵坐标，将某同一周期各测点及其沉降量作为坐标点连成一条曲线，可以直观地看出各测点的沉降大小。并且随着时间的改变，图形也会动态地改变。

3）水平位移过程线图：在窗体中动态地绘制某测点横坐标和纵坐标在某段时间内的变化过程线图。

4）水平位移分布图：在窗体内以测点作为横坐标，水平位移量作为纵坐标，将某同一周期各测点及其水平位移量作为坐标点连成一条曲线，可以直观看出各测点的水平位移量大小，并随着时间的改变，图形也会动态地改变。））包络线图：主要用于测值可靠性的检查，通过查看*近观测数据是否落在由以往测值形成的包络域内，以确定测值是否合理或含有粗差。

用于系统运行过程中的在线帮助，以文本的形式对系统进行操作说明，并对常见问题作详细解答。

退出GPS变形监测信息管理系统。

2.2系统的特点*）本系统充分利用了现代计算机技术的优越性，克服传统信息系统尤其是基于DOS的系统存在的缺陷。

窗口式、菜单化操作界面，操作帮助完善、界面友好，纠错排错能力强，操作简单易学。

4）使复杂、繁琐的计算工作变得简单易行，如电子表格、沉降过程线图等通过鼠标单击即可获得，实现技术支持的现代化，适应信息时代的要求。

4）具有很强的图形输出功能，了解形变结果情况更加直观、方便。

3系统的实现-indows2000作为操作平台，以面向对象的数据库管理系统和程序设计语言作为开发工具，使系统具有面向对象的风格和可视化特征。面向对象的开发方法首先是着眼于应用问题所涉及的对象，是建立在现实世界基础上的软件开发思维，在开发过程中强调系统开发的关键是来自前端概念的理解而不是后端的实现。只有当应用域的固有的概念被识别、理解并构造清楚了，才能有效地设计系统的数据结构以及实现其功能。

VisualBasic是一个面向对象的图形界面应用程序开发环境，利用VisualBasic可开发面向对象的基于-indows的应用程序。由于VisualBasic充分利用了Windows的窗口资源，因而开发应用程序的用户界面美观、简洁。VisualBasic在本系统中具有封装性，对象的作用者只能看到对象封装界面的信息，对象的内部使用者是隐藏的。本系统定义的按钮和菜单包括接受操作用户的激活，以及由此对数据库的操作和相应结果的窗口显示，从而保证了系统的模块化程度。

4系统在实践中的应用该GPS变形监测系统在某城市地铁施工中得到了很好的应用，由于城市地铁线路经过一些高层建筑和马路，在隧道贯通过程中必然会引起地面沉降和附近建筑物的变形。因此为确保地面建筑物的正常运行，保证人民生命财产的安全，需要在地铁施工过程中对地面建筑物实施安全监测。为此在该城市地铁沿线布设GPS变形监测点，利用GPS的高精度、高效益、全天候和布点灵活等优势，对地面建筑物进行实时监测，利用计算机技术实现变形监测中各种图表的输出，使人们更直观地了解建筑物的实时变形过程。采用该系统绘制的某测点的过程线图如所示。

5结论*）GPS变形监测信息管理系统在实践中的应用表明：该系统设计功能齐全、完善，计算准确、报表丰富、图形直观、数据可靠，能满足各从事变形监测、变形监测成果管理、变形分析等生产、科研单位及管理部门的需求。

2）计算机技术与GPS实时监测技术的有机结合使变形监测数据得到及时有效的处理。