一、引言

中小型大坝在水资源调控、防洪、灌溉及发电等领域发挥着重要作用。确保其安全运行对保障周边地区人民生命财产安全、促进经济社会稳定发展意义重大。大坝安全监测作为及时掌握大坝运行状态的有效手段，至关重要。全球导航卫星系统（GNSS）位移监测系统凭借高精度、实时性强、自动化程度高等独特优势，在中小型大坝安全监测中得到广泛应用，为大坝安全提供了坚实保障。

二、GNSS 位移监测系统工作原理

GNSS 位移监测系统主要基于卫星信号传播原理工作。系统中的 GNSS 接收机接收来自多颗卫星的信号，通过测量卫星信号到达接收机的时间延迟，计算出接收机与卫星之间的距离。利用至少四颗卫星的距离信息，采用三角测量原理，即可精确确定接收机在三维空间中的位置。在大坝安全监测中，将 GNSS 接收机安置在大坝关键监测点上，通过持续观测其位置变化，就能实时获取大坝的位移信息。例如，载波相位差分技术（RTK）可使 GNSS 位移监测精度达到毫米级，满足大坝安全监测对高精度的严格要求。

三、GNSS 位移监测系统在中小型大坝安全监测中的作用

实时获取位移数据

高频次监测：相较于传统监测方法，GNSS 位移监测系统能够以较高频率采集数据，通常可实现每秒甚至更高频率的监测。这使得大坝在各种工况下的细微位移变化都能被及时捕捉。在洪水期，大坝承受巨大水压，坝体位移变化可能较为频繁，GNSS 系统能够实时跟踪这一过程，为大坝安全评估提供密集的位移数据序列。全天候监测：不受天气条件、光照等因素限制，GNSS 系统可实现全天候 24 小时不间断监测。无论是烈日炎炎的白天，还是风雨交加的夜晚，都能稳定地获取大坝位移数据。在暴雨天气下，大坝面临较高安全风险，此时 GNSS 系统持续工作，为防汛指挥部门及时提供准确的大坝位移信息，助力科学决策。

准确分析位移趋势

1.高精度定位：如前所述，借助先进的测量技术，GNSS 位移监测系统能够达到毫米级定位精度。这对于准确分析大坝位移趋势至关重要。通过长期积累的高精度位移数据，可绘制出大坝位移随时间变化的精确曲线，清晰展现大坝的变形趋势。例如，若发现大坝某一部位位移曲线呈现持续上升且斜率逐渐增大的趋势，可能预示着该部位存在安全隐患，需进一步深入排查。

2.多维度分析：GNSS 系统不仅能监测大坝的水平位移，还能精确测量垂直位移。通过对水平和垂直方向位移数据的综合分析，可了解大坝的变形特征。某些情况下，大坝可能同时存在水平方向的侧向位移和垂直方向的沉降，GNSS 系统提供的多维度数据为准确评估大坝的整体稳定性提供了有力支撑。

及时发出安全预警

1.阈值设定与比对：根据大坝的设计参数和安全标准，在 GNSS 位移监测系统中预先设定合理的位移阈值。当监测到的大坝位移数据超过预设阈值时，系统会立即触发预警机制。一旦大坝位移超过正常运行允许的范围，系统将迅速向相关管理部门发送预警信息，以便及时采取应对措施，防止事故发生。

2.早期隐患识别：通过对实时位移数据的连续分析，GNSS 系统能够发现大坝早期潜在的安全隐患。即使位移尚未达到预警阈值，但如果出现异常变化趋势，如位移变化速率突然加快或呈现异常波动，系统也能及时发出警示，提醒管理人员关注并进行深入检查，实现对大坝安全隐患的早发现、早处理。

提升管理效率与决策科学性

1.自动化监测与数据传输：GNSS 位移监测系统实现了监测过程的自动化，无需人工频繁到现场进行测量操作。监测数据通过无线通信技术实时传输至数据管理中心，提高了数据获取的效率和准确性。管理人员可随时随地通过网络访问监测数据，及时掌握大坝运行状况，节省了大量人力、物力和时间成本。

2.辅助决策支持：基于 GNSS 系统提供的丰富、准确的位移数据，结合专业的大坝安全分析软件，能够对大坝的安全性进行多方面、科学的评估。在制定大坝维护计划、应急处置方案等决策过程中，这些数据和分析结果为管理人员提供了可靠的依据，有助于做出更加合理、科学的决策，保障大坝的安全运行和周边地区的安全。

四、结论

GNSS 位移监测系统凭借其在实时数据获取、准确位移分析、及时预警以及提升管理决策水平等方面的突出优势，已成为中小型大坝安全监测不可或缺的重要工具。随着技术的不断发展和完善，GNSS 位移监测系统将在大坝安全监测领域发挥更为重要的作用，为保障中小型大坝的安全运行、促进经济社会可持续发展做出更大贡献。加强对 GNSS 位移监测系统的应用推广和技术创新，对于提升我国大坝安全监测整体水平具有深远意义。​