《大坝坝体形变监测系统技术要求》

ICS27.140

CCSP59

GLAC

中国卫星导航定位协会团体标准

T/XXXXXXX—XXXX

大坝坝体形变监测系统技术要求

Technicalrequirementsfordamdefomationmonitoringsystem

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

中国卫星定位导航协会发布

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大坝坝体形变监测系统技术要求

1范围

本文件规定了大坝北斗形变监测系统的技术要求、安装、调试、试运行与运维要求。

本文件适用于大坝北斗形变监测系统的设计、安装和运维。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本

文件。

GB/T4208—2017外壳防护等级（IP代码）

GB/T22239—2019信息安全技术网络安全等级保护基本要求

GB50343—2012建筑物电子信息系统防雷技术规范

GB/T39772.1—2021北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建设规范

JJF1118—2004全球定位系统（GPS）接收机（测地型和导航型）校准规范

3术语和定义

GB/T39267界定的术语和定义适用于本文件。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件：

BDS:北斗卫星导航系统（BeiDounavigationsatellitesystem）

GEO:地球同步轨道卫星（GeostationaryOrbitSatellite）

GNSS:全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem）

MTBF:平均无故障工作时间（MeanTimeBetweenFailure）

RTCM:海事无线电技术委员会（RadioTechnicalCommissionforMaritimeServices）

5系统技术要求

系统架构

大坝坝体形变监测系统通过北斗高精度定位技术对坝体形变情况进行实时监测，由监测终端采集

形变物理量数据，并将数据传输至数据处理中心进行处理、存储，并将相关图文数据推送至计算机端或

移动终端。数据处理中心采用B/S或C/S系统架构，为远程管理监测终端、形变数据记录、处理、可视化

等功能的实现提供软硬件环境。系统架构见图1。

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BDS信号

移动

终端

监测终端数据传输网络数据处理中心

显示器

图1大坝变形监测系统架构

监测终端

5.2.1天线

天线应符合下列技术要求：

a)相位中心稳定性应优于1mm。

b)配备抗多路径效应的扼流圈或抑径板；

c)具有定向指北标志；

d)在气候恶劣地区使用时安装防护罩；

e)电缆采用低损耗的射频电缆，并加装防雷装置。

5.2.2接收机

接收机符合下列技术要求：

a)应仅能接收BDS信号；

b)静态解算平面精度应≤2.5mm+0.5ppm，垂直精度应≤5mm+0.5ppm；

c)内部噪声水平应≤1mm；

d)防水防尘等级应不低于GB/T4208—2017规定IP67；

e)应在-40℃～65℃的温度环境下正常工作，在相对湿度≤95%的环境下正常工作；

f)防雷等级应不低于GB50343—2012规定的D级；

g)在满足上述要求的情况下，可采用接收机和天线的集成式一体机。

功能要求

5.3.1可视化

可视化应符合下列要求：

a)支持在用户终端显示输入/输出数据、测值状态、历史数据等信息。

b)支持通过图形、图表等可视化形式实时、动态显示现场接收设备的卫星信号跟踪状况，包括星

空图、信噪比等工作状态和报警信息等参数；

c)支持监测点ID、解算时间、解算状态、解算时长、历元数量、三维坐标等信息结果展示和输

出；

d)支持在线监测、离线分析、图形报表制作、人工比测等数据整编功能。

5.3.2数据采集

系统应支持下列数据采集功能：

a)支持不同品牌北斗接收机，采集原始卫星载波相位、载噪比、导航电文、多普勒频移、伪距等

数据；

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b)通过图形、图表等可视化形式实时、动态显示现场接收设备的卫星信号跟踪状况，包括星空图、

信噪比等工作状态和报警信息等参数；

c)自诊断设备故障报警、通讯故障报警和断电记录；

d)自动保存和推送原始采集数据。

5.3.3数据传输

数据传输应符合下列要求：

a)支持双向通信功能，包括北斗监测站和基准站感知终端与数据处理中心的双向数据通信；

b)支持通过RTCM格式传输卫星导航星历和监测终端观测数据；

c)支持有线传输或无线传输；

注：一般情况下，系统根据监测终端与数据处理中心的距离选择数据传输的方式。

d)支持蜂窝物联网、窄带自组网、宽带自组网、卫星数据传输等方式，交换机支持网络拓扑管理、

端口管理和远程程序升级。

5.3.4数据处理

系统应支持下列数据处理功能：

a)BDS数据解算，自定义解算频次，其他解算技术要求见附录A；

b)自定义静态解算时段长度、卫星截止高度角、卫星信号频率等解算策略配置；

c)自动组网及自定义组网，给出网结构图，并实时显示基线解算状态；

d)无约束平差和约束平差，技术要求见附录B，通过分析各网点的稳定情况，自动剔除故障站点

并重新组网解算。

5.3.5数据存储与推送

系统应支持数据自动保存和推送原始采集数据功能。

5.3.6信息安全

系统应支持下列安全功能：

a)安全通信网络至少支持GB/T22239—2019中7.1.2规定的功能；

b)支持采用对称加密算法和非对称加密算法对存储和传输的数据进行加密；

c)控制数据访问权限和自定义部署访问控制策略。

5.3.7自检

系统应支持自检功能，能根据程序执行状况或系统工作状况给出相应提示或警告。

性能要求

系统应符合下列性能要求：

a)支持24h不间断运行，MTBF≥6300h，位移成果数据缺失率≤3%；

b)监测终端通信网络数据传输率＞64kbit/s，通信延时＜500ms。

6安装与调试

安装

6.1.1基准点选埋

6.1.1.1一般要求

基准点布设应符合下列要求：

a)基准点选择在大坝变形影响以外区域，例如在土石坝附近地质条件良好，基础稳固，能长久保

存的位置；

a)基准点数量不少于2个，至少选择1个基准点安装BDS设备形成基准站，其余点位用于定期

校核；

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b)基准站距离监测站的直线距离不超过5km；

c)基准点远离大功率无线电信号干扰源（如高压线、无线电发射站、电视台、微波站等），且附

近无北斗信号反射物；

d)基准点具备良好的数据采集、传输和维护条件。

6.1.1.2资料准备

基准点设计前应收集下列材料：

a)所在地区地形图和交通图；

b)所在地区地质构造图；

c)所在地区已有的北斗、水准等大地测量成果资料；

d)与设计有关的交通运输、通信、水文、气象、冻土和地下水位等资料。

6.1.1.3实地测试

基准点实地测试应符合下列要求：

a)基准点上部对空条件良好，各方向视线高度角15°以上无阻挡物，在特殊困难地区，各方向

视线高度角25°以上无阻挡物；

b)选址人员携带北斗接收机在选定的站址上进行实地测试测量观测站址概略坐标和接收北斗卫

星信号的状况，连续观测时间不少于24h，高度角在10°以上的观测时段不少于整个观测时

段的85%，多路径影响应小于0.5m；

c)站址选定后，设立一个注有编号、编码、站名、标石类型的点位标记，拍摄点位的远景、近景

照片各一张。

6.1.1.4基准点埋设

基准点埋设应符合下列要求：

a)观测墩离地高度不低于1.2m；

b)观测墩采用钢筋混凝土现场浇筑，同时预埋适合线缆进出的管道；

c)观测墩浇筑时预埋强制对中装置，并用置平工具安平，其倾斜度≤4´；

d)在周围建立保护设施；

e)建站结束后上交建站照片、7.1.1.2中要求的文件、基准站的施工（竣工）报告等资料；

f)基准点性能符合GB/T39772.1—2021中第6章的要求。

6.1.2监测点选埋

监测点的埋设应符合下列要求：

a)监测墩设计时考虑仪器安装位置、防水、防高低温及防盗措施；

b)位于土基上监测点其底座埋入土层深度≥1.5m，且至少深入至最大冻土深度以下0.5m位置；

c)中型以上水库监测点采用带有强制对中基座的混凝土墩，其对中误差不超过±0.1mm，监测点

具有良好的视线（对空）条，距离障碍物距离在1.0m以上；

d)监测点埋设后，及时填写安装埋设考证表，表中信息均精确测量，准确记录。

6.1.3设备安装

6.1.3.1设备检验

设备检验应符合下列要求：

a)北斗设备在安装前应进行检验，仪器出现故障需要更换主机或天线的，应对更换的主机或天线

进行检验。

b)一般项目检验包含下列检查项：

1)接收机及天线外观是否良好，型号是否正确，各部件是否完好；

2)电缆型号是否符合要求，接头是否完好、配套，天线电缆的长度是否符合要求；

3)天线与基座连接件是否完好、配套，应固紧的部件是否有松动和脱落；

4)接收机数据传输接口配件及软件是否齐全，数据传输性能是否完好。

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c)采用JJF1118—2004规定的短基线测量方法测试接收机的测量误差。

d)仪器检验完毕后提交检验报告，报告内容包含仪器信息（厂商、配件号、序列号等）、数据采

集情况简介、基线解算结果、检验结果分析及结论等内容。

6.1.3.2天线

天线安装应符合下列要求：

a)量取天线参考面到观测墩标志面的垂直距离，在天线参考面互成120°的三个位置量取，三个

位置取平均数作为一次天线高数据，读数和平均数精确至1mm，安装后详细记录量取位置和方

式；

b)紧固于观测墩的强制对中标志上；

c)高寒地区天线保护罩内加装加热融雪设备，接收机加保暖措施。

6.1.3.3接收机

接收机安装应符合下列要求：

a)机箱内做好各类线缆的规整与排列，并绑扎紧固；

b)按仪器操作手册规定程序完成接收机与电源连接；

c)接收机安装时，采取防盗保护措施；

d)在高寒地区安装时采取保暖措施。

6.1.3.4防雷设备

6.1.3.4.1一般要求

防雷设备无特殊说明应按照GB50343的要求安装。

6.1.3.4.2天馈线路浪涌保护器

采用分体式北斗接收机时，天馈线路浪涌保护器的安装应符合下列要求：

a)安装在北斗天线与北斗接收机之间；

b)接地端采用截面积不小于6mm2的铜芯导线就近连接到交界处的等电位接地端子板上，接地线

短直。

6.1.3.4.3信号线路浪涌保护器

信号线路浪涌保护器的安装应符合下列要求：

a)连接在被保护设备的信号端口上；

b)接地端采用截面积不小于6mm2的铜芯导线就近连接到交界处的等电位接地端子板上，接地线

短直。

6.1.3.5线缆

线缆铺设应符合下列要求：

a)线槽或线架上的线缆绑扎间距均匀、合理，绑扎线扣整齐，松紧适宜，绑扎线头隐藏不外露。

b)采取线缆屏蔽和线缆合理布设措施。

c)采用屏蔽电缆时，在屏蔽层两端和雷电防护区交界处做等电位连接并接地，光缆金属接头、金

属护层、金属挡潮层、金属加强芯在进入建筑物处直接接地，并符合以下规定：

1)接地线在穿越墙壁、楼板和地坪处套钢管或其它非金属的保护套管，铜管与接地线做电气

连通；

2)接地线、浪涌保护器连接线的敷设短直、整齐，转弯时弯角大于90°，弯曲半径大于导

线直径的10倍。

调试

系统在提供正式服务前，应对系统集成进行调试，并符合下列要求：

a)包含北斗接收机的安装调试、网络通讯调试、变形监测软件平台系统调试、系统软硬件兼容性

等内容。

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b)北斗接收机调试北斗数据采样频率、输出数据格式、通讯协议、兼容卫星导航系统等运行参数

的设定。

c)网络通信调试包含下列内容：

1)接收机、交换机、服务器等联网设备IP地址；

2)以网页模式远程登录接收机，测试接收机远程控制功能、远程配置功能以及相关的数据下

载功能是否能正常运行。

d)北斗变形监测软件与接收机之间能完成正常的数据通信。

e)系统软件安装调试完成后应检查测试5.4规定的系统功能是否正常运行。

f)系统完成调试后应测试系统性能，包含以下内容：

1)在接入多个监测站并设置增加监测站的情况下各功能是否运行正常；

2)检查各功能在用户连接数增加情况下是否运行正常；

3)检查系统是否24h不间断运行，测试时期内位移成果数据缺失率不大于3%。

4)检查系统与各监测站通信网络数据传输率大于64kbit/s，通信误码率小于3%，通信延

时小于500ms。

7试运行与运维

试运行

系统在提供正式服务前，应进行试运行，并对下列系统日志进行检查：

a)接收机故障；

b)变形监测结果；

c)网络通信状态；

d)用户使用情况报表；

e)硬件设备故障；

f)系统异常状况统计报表。

运维

7.2.1一般要求

系统维护应满足系统正常运行的要求，包括巡视、检查、维修等工作。

7.2.2人员资质

维护人员应具备对应维护项目的资质。

7.2.3异常处理

数据出现异常时，应对相应终端进行检查；系统数据采集或处理功能出现异常时，应对系统及时进

行检查，并对相关测点进行人工比测。

对于监测系统，日常应对基准点、监测站、数据处理中心的仪器设备及其相关的电源、通信装置等

进行检查。定期进行人工比测，检验数据情况。

7.2.4故障处理机制

监测系统管理方应建立相关故障处理机制及应急情况处理机制，包括，但不限于终端故障检查流程、

系统软件检查流程、系统通讯检查流程、系统硬件检查流程、应急情况处置办法等。

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A

A

附录A

（资料性）

北斗监测网基线解算

A.1基线解算要求

A.1.1数据处理软件应经有关部门的试验鉴定并经业务部门批准。

A.1.2当北斗监测网组成包含不同类型接收机时，应将观测数据转换成与接收机无关的交换格式。

A.1.3数据处理时，基准站与监测站北斗观测数据、北斗导航星历和基准站起算坐标应进行数据完整

性、正确性和可靠性检核。

A.1.4当采用北斗独立工作模式观测数据解算时，应对GEO观测值进行降权或舍去。

A.1.5北斗观测值应加入对流层延迟修正，对流层延迟修正模型中的气象元素可采用附近并址布设的

气象站采集的气象元素，无气象站的可采用标准气象元素。

A.1.6基线解算可根据监测精度要求和实际情况采用多基线解或单基线解，解算模型可采用双差、单

差或非差固定解。解算时长根据监测精度要求确定，不宜小于12h。

A.1.7北斗监测网基线测量中误差采用北斗监测接收机的标称精度，计算时以北斗监测网实际平均边

长按公式（A.1）进行计算：

휎=√훼2+b2D2································································(A.1)

式中：

휎——基线测量中误差，单位为毫米（mm）；

훼——接收机标称误差，单位为毫米（mm）；

b——接收机测量比例误差，单位毫米/千米（mm/km）；

D——北斗监测网实际平均边长，单位为千米（km）。

A.1.8北斗监测网中的三边同步环中只有两个同步边成果可以视为独立的成果，第三边成果应为其余

两边的代数和，其差值应按照公式（A.2）计算：

√3

푊푥≤휎

5

푊≤√3휎·····································································(A.2)

푦5

푊≤√3휎

{푧5

式中：

휎——基线测量中误差，单位为毫米（mm）。

A.1.9对于四站以上同步观测时段，在基线解算完成后，应检查一切可能的三边环闭合差。闭合差超

限时，应舍弃相应基线。

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B

B

附录B

（资料性）

北斗监测基线网平差

B.1北斗监测基线网平差

B.1.1北斗监测基线网平差计算应在2000国家大地坐标系下完成。监测成果转换为工程独立的平面坐

标系统。

B.1.2在基线向量检核符合要求后，以三维基线向量及其相应方差协方差阵作为观测信息，以一个点

在2000国家大地坐标系中的三维坐标作为起算依据，进行无约束平差。无约束平差应输出2000国家大地

坐标系中各点的三维坐标、各基线向量及其改正数和其精度。

B.1.3无约束平差中，基线分量的改正数绝对值应按照公式（B.1）计算：

푉∆푋≤3휎

{푉∆푌≤3휎······································································(B.1)

푉∆푍≤3휎

式中：

휎——基线测量中误差，单位为毫米（mm）。

B.1.4利用无约束平差后的观测量，应选择在2000国家大地坐标系或独立工程坐标系中进行约束平差

或二维约束平差。平差中，对基准站、已知距离和已知方位可以进行强制约束或加权约束。

B.1.5约束平差输出结果应包括相应坐标系中的三维或二维坐标、基线向量改正数、基线边长、方位、

转换参数及其相应的精度。

B.1.6约束平差时可加入全站仪测量的精密边长和方向角联合平差。

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《大坝坝体形变监测系统技术要求》

团体标准编制说明

一、工作简况

1.1任务来源

本文件是中国卫星导航定位协会发[2025]9号下达的2025年度

团体标准计划项目之一，由中国卫星导航定位协会归口，中国长江三

峡集团有限公司流域枢纽运行管理中心提出并牵头起草。

计划号：GLAC2025-04。

计划名称：《大坝坝体形变监测系统技术要求》。

计划周期：2025年3月—2025年11月。

计划采标程度：无。

1.2制定背景

随着我国水利基础设施建设的不断推进，大坝的安全运行至关重

要。大坝形变是评估大坝安全状态的关键指标之一。传统的监测手段

一是存在实时性差的问题，需要人工定期到现场测量，耗时耗力，数

据获取周期长，无法及时捕捉大坝在突发荷载（如洪水、地震）或内

部结构快速变化时的瞬时形变；二是存在监测频率低、连续性差的问

题，传统方法受天气、光照、人工安排等因素限制，难以实现全天候、

高频次监测。无法捕捉大坝形变在一天内或特定工况下的细微变化规

律；三是存在精度不足或稳定性问题，人工测量易受操作误差、环境

干扰影响，精度和稳定性相对受限，倾角仪、应变计等传感器需多点

2

布设且存在漂移问题；四是覆盖范围有限问题，单点测量仪器（如全

站仪）一次只能观测有限目标点，难以同时覆盖整个大坝（尤其是大

型坝）所有关键区域，传感器布设点数量有限；六是三维位移监测难

的问题，水准测量主要获取垂直位移（沉降），全站仪获取水平位移

和部分垂直位移，但整合三维数据相对复杂。一些传感器只能测量特

定方向的变形；七是长期稳定性监测和趋势分析需求无法满足的问题，

传统方法多为离散的测量数据点难以构建连续、高精度的长期变形时

间序列。针对上述问题，北斗卫星导航系统具有高精度、全天候、高

可靠性等优势，实现了高精度、实时、连续、自动化、广域覆盖的三

维位移监测。解决了传统方法在实时性、连续性、覆盖性、自动化、

三维监测和长期稳定性分析方面的瓶颈。极大地提升了大坝安全监测

的效率和预警能力，为预防溃坝等灾难性事故提供了强有力的技术支

撑。然而，目前基于北斗的大坝形变监测系统缺乏统一的技术标准，

导致不同厂家产品质量参差不齐，数据兼容性差，不利于行业的健康

发展。

本文件通过明确基于北斗的监测系统架构、设备性能、数据处理

及传输等要求，确保监测数据精准反映大坝形变状况。这有助于提升

大坝安全管理的科学性与及时性，为水利工程的稳定运行提供有力的

数据支持。同时，通过标准落地应用，一是能保障大坝安全运行，大

坝的安全关系到下游广大地区的安全与稳定，传统监测手段存在局限

性，北斗系统的高精度、全天候特性可有效弥补。统一的技术标准能

确保监测系统稳定运行，及时准确捕捉大坝形变信息，对潜在危险提

3

前预警，是大坝安全运行不可或缺的技术保障；二是能规范行业发展，

当前基于北斗的大坝形变监测系统市场缺乏统一标准，产品质量与性

能差异大。制定团体标准可规范系统设计、生产、安装及维护等环节，

明确技术指标与要求，减少企业间技术壁垒，促进公平竞争，引导行

业健康有序发展；三是能推动技术融合与创新，北斗技术在大坝监测

领域的应用尚处于发展阶段。团体标准的制定可整合行业技术产品与

经验，为北斗与大坝监测技术的深度融合提供方向与框架，激发企业

和科研机构创新活力，加速新技术、新产品的研发与推广，促进水利

行业技术进步。

1.3起草过程

1）成立标准起草组

标准计划下达后，中国卫星导航定位协会北斗标准化工作委员会

组织成立标准起草工作组，由中国长江三峡集团有限公司流域枢纽运

行管理中心牵头负责，标准编写过程中按需补充有关单位和人员。组

成及任务分工如下：由牵头单位负责标准内容大纲制定、资料收集分

析、技术参数的确定以及标准条款的编写等工作。其他参编单位主要

负责意见收集整理、标准化格式、国内外相关技术与标准资料翻译研

究以及企业生产实践等工作。

2）起草阶段

计划下达后，起草组在充分调研国内外技术和标准现状基础上，

编写形成标准草案，并召开两次线下技术研讨会对标准草案的技术内

容进行充分讨论，确定本文件草案的技术要求和技术参数，2025年9

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月完成标准草案征求意见稿。

二、标准的编制原则和依据

2.1标准编制原则

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标

准化文件的结构和起草规则》的规定编写，紧密结合工程任务实践，

注重标准的科学性、适用性和可操作性。

2.2标准确定依据

2.2.1标准化对象和适用范围

本文件规定了大坝北斗形变监测系统的技术要求、安装、调试、

试运行与运维要求。

本文件适用于大坝北斗形变监测系统的设计、安装和运维。

2.2.2标准技术内容确定依据

本文件在牵头单位对于三项的基础上，基于测量型接收机技术发

展现状，并参考了众多公开的文件和生产企业内部用文件以确定标准

技术内容。例如、GB/T4208—2017《外壳防护等级（IP代码）》、GB/T

22239—2019《信息安全技术网络安全等级保护基本要求》、GB

50343—2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》、GB/T39772.1—

2021《北斗地基增强系统基准站建设和验收技术规范第1部分：建

设规范》GB/T22385—2025《大坝安全监测系统验收规范》、GB/T

40285—2021《智能水电厂大坝安全分析评估系统技术规范》、JJF

1118—2004《全球定位系统（GPS）接收机（测地型和导航型）校准规

5

范》、SL551—2012《土石坝安全监测技术规范》SL601—2013《混

凝土坝安全监测技术规范》DL/T2096—2020《水电站大坝运行安全

在线监控系统技术规范》等。

三、标准的主要内容、技术论证与效果

3.1标准正文结构

第一章范围

第二章规范性引用文件

第三章术语和定义

第四章缩略语

第五章系统技术要求

第六章安装与调试

第七章试运行与运维

附录A（资料性）北斗监测网基线解算

附录B（资料性）北斗监测基线网平差

3.2标准主要技术内容

技术内容分为系统技术要求、安装与调试、试运行与运维。其中

系统技术要求包含系统架构、监测终端、功能要求和性能要求；监测

终端包含天线的技术要求和接收机的技术要求；功能要求包含可视化、

数据采集、数据传输、数据处理、数据存储与推送、信息安全、自检

等；性能要求包含MTBF、位移成果数据缺失率、通信网络数据传输率、

通信时延等指标。安装与调试包含基准点选埋、监测点选埋、设备安

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装、调试等内容。试运行与运维包含试运行以及运维的一般要求、人

员资质、异常处理、故障机制处理等内容。

3.3试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效

益、社会效益

3.3.1主要产品功能的验证

系统自2024年，在三峡大坝开展了应用，本系统包含可视化、数

据采集、数据传输、数据处理、数据存储及传输、信息安全、自检等

基础功能，与标准中功能一致。如下图所示。

3.3.2主要产品性能的验证

起草组对比了应用在三峡大坝的大坝坝体形变监测系统的实际

性能指标与标准中对应的性能指标，包含MTBF、数据缺失率、通信网

络数据传输率、通信延时等，具体情况如下：

通信网络

性能对比情况MTBF数据缺失率通信延时

数据传输率