關于邊坡滑動GPS監(jiān)測之研究

張劍

摘 要：該研究利用多天線GPS系統、無線電接發(fā)機及終端資料接收中心三部分進行結合，藉此監(jiān)測路段邊坡滑動之情形?？梢酝ㄟ^GPS監(jiān)測數據，推估邊坡未來位移量的趨勢。

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監(jiān)測 ?研究

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0028-01

采用多項式回歸來擬合多天線GPS監(jiān)測資料，接著推估天線未來位移量之趨勢。成果顯示，降下約1150 mm的雨量后，四組多天線在20天內有最好的推估精度，其實際位移約7～12 cm，其中一組成果其推估準確率在68%～81%之間，其余天線?其推估準確率在90%～99%之間。

在長期監(jiān)測數據中，有兩個時段其監(jiān)測坐標資料產生規(guī)律性不同的情況，遂將這兩個時段的位移速度透過線性回歸的方式來求得。成果顯示，其中三組多天線于這兩個坐標資料不規(guī)律之時段當中的位移速度，皆超過了管理準則中緊急變動的范圍。而另一組則是一個時段超過緊急變動的范圍;另一個時段則在確定變動的范圍內。最后靠近邊坡的兩組多天線因邊坡崩塌，而跟著倒塌。因此，管理準則應適用于距離邊坡最近的點位為參考。

此外利用線性回歸的方式來求得每個監(jiān)測點位各時段監(jiān)測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監(jiān)測點離邊坡位移方向的距離作分析，分析結果顯示越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，其位移速度相對較大。表示說，越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，會因為位移速度較大，而容易發(fā)生崩塌的狀況。

1 邊坡破壞因素

常見之邊坡破壞類型可分為下列七類：（1）淺層土壤滑動破壞;（2）土石流;（3）表層土壤沖蝕;（4）近圓弧形滑動破壞;（5）地層潛變位移;（6）順向坡滑動破壞;（7）落石。其中，淺層土壤滑動破壞、表層土壤沖蝕、近圓弧形滑動破壞及地層潛變位移等屬于土壤邊坡的破壞類型;順向坡滑動破壞及落石屬于巖層邊坡的破壞類型;而土石流則屬于土石混合的邊坡破壞類型。

2 防災監(jiān)測之使用儀器

GPS具有許多優(yōu)于傳統測量技術的優(yōu)點，更加精確、有效、高自動化和低勞動力。利用GPS定位技術進行精密工程測量和大地測量，平差后控制點的平面位置精度為1～2 mm，高程精度為2～3 mm。利用GPS定位技術進行變形監(jiān)測，是一種先進的高科技監(jiān)測手段。

GPS一機多天線系統，顧名思義其就是由一個GPS接收機與多個GPS天線連接，多天線GPS變形監(jiān)測系統如圖1所示。GPS多天限開關為一種電子開關，有多個天線可輸入再由單一線路輸出的一個頻道，主要功能是可依實際情況去設定一個時段，而此時段允許它得到某天線在那一時期的資料，再開關至下一個天線。

GPS天線和接收儀：天線連接至接收機是通過GMS用電纜線做連接，但透過電纜傳輸時距離太長可能導致訊號強度降低或遺失。因監(jiān)測的區(qū)域較廣，監(jiān)測點之間的距離可能很遠，使用多天線系統不可避免會遇到GPS信號遠距離傳輸的問題。

3 GPS接收機單雙頻精度差異

GPS雙頻接收機可以連續(xù)觀測L1和L2兩個頻段的載波和數據碼，增加了觀測量，可以更好的消除信號在大氣中傳播所造成的誤差。解算速度比單頻快、精度較單頻高、成果較單頻穩(wěn)定，但相對地價格也比單頻高。因此，該研究在經費上的考慮選用單頻接收機監(jiān)測。而使用單頻接收機進行變形監(jiān)測之文獻回顧如下。

許斌等（2004），于浙江省北部安吉縣境內的天荒坪抽水蓄能電站，建立GPS形變監(jiān)測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監(jiān)測點，兩天在同一時段分別用單、雙頻接收機進行觀測。結果顯示，單頻接收機觀測精度為2～6 mm，而雙頻接收機其觀測精度可達1～2 mm。顯然，在壩區(qū)進行形變監(jiān)測，使用雙頻接收機可以達到較好的效果，但對于要求不是很高的滑坡形變監(jiān)測區(qū)，基于費用問題，可以考慮使用單頻接收機。

王新洲等（2008），于武漢大學信息學部及其周邊地區(qū)進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監(jiān)測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監(jiān)測區(qū)域內，單頻接收機所能達到的監(jiān)測精度。其利用了基線解算和坐標解算兩種方法來進行處理及分析，研究分析結果，監(jiān)測范圍為3～5 km之監(jiān)測點使用單頻接收機可達毫米級的監(jiān)測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監(jiān)測系統后，由于每個監(jiān)測點不必專門的接收機，所需的雙頻GPS接收機將大大減少，整個系統的造價也隨之大幅度地降低，并且系統的總造價對監(jiān)測點數的增加并不很敏感，因此對較大規(guī)模的監(jiān)測更有其優(yōu)勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監(jiān)測系統卻沒有降低監(jiān)測的精度。同時多天線監(jiān)測系統的方案還有一些獨特的優(yōu)點，如因硬體數量減少，它比常規(guī)GPS監(jiān)測方法的測點布設更為靈活，同時系統的維護和升級也更為簡單。

參考文獻

[1] 李娜，孫建會，熊成林，等.馬延坡滑坡體深部位移監(jiān)測成果分析[J].水利水電技術，2009（4）：46-50.

摘 要：該研究利用多天線GPS系統、無線電接發(fā)機及終端資料接收中心三部分進行結合，藉此監(jiān)測路段邊坡滑動之情形。可以通過GPS監(jiān)測數據，推估邊坡未來位移量的趨勢。

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監(jiān)測 ?研究

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0028-01

采用多項式回歸來擬合多天線GPS監(jiān)測資料，接著推估天線未來位移量之趨勢。成果顯示，降下約1150 mm的雨量后，四組多天線在20天內有最好的推估精度，其實際位移約7～12 cm，其中一組成果其推估準確率在68%～81%之間，其余天線?其推估準確率在90%～99%之間。

在長期監(jiān)測數據中，有兩個時段其監(jiān)測坐標資料產生規(guī)律性不同的情況，遂將這兩個時段的位移速度透過線性回歸的方式來求得。成果顯示，其中三組多天線于這兩個坐標資料不規(guī)律之時段當中的位移速度，皆超過了管理準則中緊急變動的范圍。而另一組則是一個時段超過緊急變動的范圍;另一個時段則在確定變動的范圍內。最后靠近邊坡的兩組多天線因邊坡崩塌，而跟著倒塌。因此，管理準則應適用于距離邊坡最近的點位為參考。

此外利用線性回歸的方式來求得每個監(jiān)測點位各時段監(jiān)測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監(jiān)測點離邊坡位移方向的距離作分析，分析結果顯示越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，其位移速度相對較大。表示說，越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，會因為位移速度較大，而容易發(fā)生崩塌的狀況。

1 邊坡破壞因素

常見之邊坡破壞類型可分為下列七類：（1）淺層土壤滑動破壞;（2）土石流;（3）表層土壤沖蝕;（4）近圓弧形滑動破壞;（5）地層潛變位移;（6）順向坡滑動破壞;（7）落石。其中，淺層土壤滑動破壞、表層土壤沖蝕、近圓弧形滑動破壞及地層潛變位移等屬于土壤邊坡的破壞類型;順向坡滑動破壞及落石屬于巖層邊坡的破壞類型;而土石流則屬于土石混合的邊坡破壞類型。

2 防災監(jiān)測之使用儀器

GPS具有許多優(yōu)于傳統測量技術的優(yōu)點，更加精確、有效、高自動化和低勞動力。利用GPS定位技術進行精密工程測量和大地測量，平差后控制點的平面位置精度為1～2 mm，高程精度為2～3 mm。利用GPS定位技術進行變形監(jiān)測，是一種先進的高科技監(jiān)測手段。

GPS一機多天線系統，顧名思義其就是由一個GPS接收機與多個GPS天線連接，多天線GPS變形監(jiān)測系統如圖1所示。GPS多天限開關為一種電子開關，有多個天線可輸入再由單一線路輸出的一個頻道，主要功能是可依實際情況去設定一個時段，而此時段允許它得到某天線在那一時期的資料，再開關至下一個天線。

GPS天線和接收儀：天線連接至接收機是通過GMS用電纜線做連接，但透過電纜傳輸時距離太長可能導致訊號強度降低或遺失。因監(jiān)測的區(qū)域較廣，監(jiān)測點之間的距離可能很遠，使用多天線系統不可避免會遇到GPS信號遠距離傳輸的問題。

3 GPS接收機單雙頻精度差異

GPS雙頻接收機可以連續(xù)觀測L1和L2兩個頻段的載波和數據碼，增加了觀測量，可以更好的消除信號在大氣中傳播所造成的誤差。解算速度比單頻快、精度較單頻高、成果較單頻穩(wěn)定，但相對地價格也比單頻高。因此，該研究在經費上的考慮選用單頻接收機監(jiān)測。而使用單頻接收機進行變形監(jiān)測之文獻回顧如下。

許斌等（2004），于浙江省北部安吉縣境內的天荒坪抽水蓄能電站，建立GPS形變監(jiān)測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監(jiān)測點，兩天在同一時段分別用單、雙頻接收機進行觀測。結果顯示，單頻接收機觀測精度為2～6 mm，而雙頻接收機其觀測精度可達1～2 mm。顯然，在壩區(qū)進行形變監(jiān)測，使用雙頻接收機可以達到較好的效果，但對于要求不是很高的滑坡形變監(jiān)測區(qū)，基于費用問題，可以考慮使用單頻接收機。

王新洲等（2008），于武漢大學信息學部及其周邊地區(qū)進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監(jiān)測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監(jiān)測區(qū)域內，單頻接收機所能達到的監(jiān)測精度。其利用了基線解算和坐標解算兩種方法來進行處理及分析，研究分析結果，監(jiān)測范圍為3～5 km之監(jiān)測點使用單頻接收機可達毫米級的監(jiān)測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監(jiān)測系統后，由于每個監(jiān)測點不必專門的接收機，所需的雙頻GPS接收機將大大減少，整個系統的造價也隨之大幅度地降低，并且系統的總造價對監(jiān)測點數的增加并不很敏感，因此對較大規(guī)模的監(jiān)測更有其優(yōu)勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監(jiān)測系統卻沒有降低監(jiān)測的精度。同時多天線監(jiān)測系統的方案還有一些獨特的優(yōu)點，如因硬體數量減少，它比常規(guī)GPS監(jiān)測方法的測點布設更為靈活，同時系統的維護和升級也更為簡單。

參考文獻

[1] 李娜，孫建會，熊成林，等.馬延坡滑坡體深部位移監(jiān)測成果分析[J].水利水電技術，2009（4）：46-50.

摘 要：該研究利用多天線GPS系統、無線電接發(fā)機及終端資料接收中心三部分進行結合，藉此監(jiān)測路段邊坡滑動之情形?？梢酝ㄟ^GPS監(jiān)測數據，推估邊坡未來位移量的趨勢。

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監(jiān)測 ?研究

中圖分類號：P228 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0028-01

采用多項式回歸來擬合多天線GPS監(jiān)測資料，接著推估天線未來位移量之趨勢。成果顯示，降下約1150 mm的雨量后，四組多天線在20天內有最好的推估精度，其實際位移約7～12 cm，其中一組成果其推估準確率在68%～81%之間，其余天線?其推估準確率在90%～99%之間。

在長期監(jiān)測數據中，有兩個時段其監(jiān)測坐標資料產生規(guī)律性不同的情況，遂將這兩個時段的位移速度透過線性回歸的方式來求得。成果顯示，其中三組多天線于這兩個坐標資料不規(guī)律之時段當中的位移速度，皆超過了管理準則中緊急變動的范圍。而另一組則是一個時段超過緊急變動的范圍;另一個時段則在確定變動的范圍內。最后靠近邊坡的兩組多天線因邊坡崩塌，而跟著倒塌。因此，管理準則應適用于距離邊坡最近的點位為參考。

此外利用線性回歸的方式來求得每個監(jiān)測點位各時段監(jiān)測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監(jiān)測點離邊坡位移方向的距離作分析，分析結果顯示越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，其位移速度相對較大。表示說，越靠近邊坡位移方向的監(jiān)測點位，會因為位移速度較大，而容易發(fā)生崩塌的狀況。

1 邊坡破壞因素

常見之邊坡破壞類型可分為下列七類：（1）淺層土壤滑動破壞;（2）土石流;（3）表層土壤沖蝕;（4）近圓弧形滑動破壞;（5）地層潛變位移;（6）順向坡滑動破壞;（7）落石。其中，淺層土壤滑動破壞、表層土壤沖蝕、近圓弧形滑動破壞及地層潛變位移等屬于土壤邊坡的破壞類型;順向坡滑動破壞及落石屬于巖層邊坡的破壞類型;而土石流則屬于土石混合的邊坡破壞類型。

2 防災監(jiān)測之使用儀器

GPS具有許多優(yōu)于傳統測量技術的優(yōu)點，更加精確、有效、高自動化和低勞動力。利用GPS定位技術進行精密工程測量和大地測量，平差后控制點的平面位置精度為1～2 mm，高程精度為2～3 mm。利用GPS定位技術進行變形監(jiān)測，是一種先進的高科技監(jiān)測手段。

GPS一機多天線系統，顧名思義其就是由一個GPS接收機與多個GPS天線連接，多天線GPS變形監(jiān)測系統如圖1所示。GPS多天限開關為一種電子開關，有多個天線可輸入再由單一線路輸出的一個頻道，主要功能是可依實際情況去設定一個時段，而此時段允許它得到某天線在那一時期的資料，再開關至下一個天線。

GPS天線和接收儀：天線連接至接收機是通過GMS用電纜線做連接，但透過電纜傳輸時距離太長可能導致訊號強度降低或遺失。因監(jiān)測的區(qū)域較廣，監(jiān)測點之間的距離可能很遠，使用多天線系統不可避免會遇到GPS信號遠距離傳輸的問題。

3 GPS接收機單雙頻精度差異

GPS雙頻接收機可以連續(xù)觀測L1和L2兩個頻段的載波和數據碼，增加了觀測量，可以更好的消除信號在大氣中傳播所造成的誤差。解算速度比單頻快、精度較單頻高、成果較單頻穩(wěn)定，但相對地價格也比單頻高。因此，該研究在經費上的考慮選用單頻接收機監(jiān)測。而使用單頻接收機進行變形監(jiān)測之文獻回顧如下。

許斌等（2004），于浙江省北部安吉縣境內的天荒坪抽水蓄能電站，建立GPS形變監(jiān)測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監(jiān)測點，兩天在同一時段分別用單、雙頻接收機進行觀測。結果顯示，單頻接收機觀測精度為2～6 mm，而雙頻接收機其觀測精度可達1～2 mm。顯然，在壩區(qū)進行形變監(jiān)測，使用雙頻接收機可以達到較好的效果，但對于要求不是很高的滑坡形變監(jiān)測區(qū)，基于費用問題，可以考慮使用單頻接收機。

王新洲等（2008），于武漢大學信息學部及其周邊地區(qū)進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監(jiān)測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監(jiān)測區(qū)域內，單頻接收機所能達到的監(jiān)測精度。其利用了基線解算和坐標解算兩種方法來進行處理及分析，研究分析結果，監(jiān)測范圍為3～5 km之監(jiān)測點使用單頻接收機可達毫米級的監(jiān)測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監(jiān)測系統后，由于每個監(jiān)測點不必專門的接收機，所需的雙頻GPS接收機將大大減少，整個系統的造價也隨之大幅度地降低，并且系統的總造價對監(jiān)測點數的增加并不很敏感，因此對較大規(guī)模的監(jiān)測更有其優(yōu)勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監(jiān)測系統卻沒有降低監(jiān)測的精度。同時多天線監(jiān)測系統的方案還有一些獨特的優(yōu)點，如因硬體數量減少，它比常規(guī)GPS監(jiān)測方法的測點布設更為靈活，同時系統的維護和升級也更為簡單。

參考文獻

[1] 李娜，孫建會，熊成林，等.馬延坡滑坡體深部位移監(jiān)測成果分析[J].水利水電技術，2009（4）：46-50.