GNSS監測站在隧道變形監測中的應用

隧道變形可能由地質條件變化、施工影響、長期使用等多種因素引發，若未能及時察覺和處理，會對隧道的安全使用構成嚴重威脅。而GNSS監測站為隧道變形監測提供了高效、精準的解決方案。

GNSS監測站的工作基于全球導航衛星系統，通過接收多顆導航衛星發射的信號來實現定位。衛星持續向地面發射包含時間、位置等關鍵信息的導航電文，GNSS監測站中的接收機對這些信號進行接收和處理。由于衛星在太空中的軌道位置是精確已知的，利用信號從衛星傳播到監測站接收機的時間，結合光速不變原理，就能通過特定算法計算出監測站與衛星之間的距離。同時接收多顆衛星的信號，依據三角測量原理，便可精確解算出監測站的三維坐標。

在隧道變形監測中應用GNSS監測站，首先要合理布置監測點。在隧道的拱頂、邊墻等關鍵部位設置監測點，這些位置最能直觀反映隧道結構的變形情況。在地鐵隧道中，沿隧道縱向每隔一定距離就在拱頂和兩側邊墻安裝GNSS 監測設備，構成一個完整的監測網絡，全面監測隧道各部位的變形信息。

GNSS監測站以設定的時間間隔持續采集數據。可根據隧道的具體情況，如施工進度、地質條件復雜程度等，靈活調整采集頻率，從幾分鐘到幾小時不等。在隧道施工的關鍵時期，如盾構推進過程中，提高數據采集頻率，以便及時發現因施工引發的隧道變形。采集到的數據包含監測點的三維坐標信息，這些原始數據是后續分析的基礎。

數據處理是GNSS 監測站監測隧道變形的重要環節。由于衛星信號在傳播過程中會受到多種因素干擾，如大氣延遲、多路徑效應等，導致原始數據存在一定誤差。因此，需運用差分定位技術來提高數據精度。差分定位技術需在監測區域內設置一個或多個已知精確位置的基準站。基準站接收衛星信號并計算自身坐標，將其與已知精確坐標進行對比，得出誤差信息。然后將這些誤差信息發送給監測站，監測站利用這些信息對自身接收到的衛星信號進行修正，從而有效消除衛星鐘差、大氣延遲等誤差源，大幅提高監測精度，實現毫米級甚至亞毫米級的監測精度。通過對處理后不同時刻的監測點坐標進行對比分析，計算出坐標變化量，就能準確得知隧道在各個方向上的變形情況，如位移、沉降、收斂等。

通過對隧道變形的精準監測，能及時發現潛在安全隱患，為隧道的安全施工與運營提供保障。