關于邊坡滑動GPS監測之研究

張劍

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

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監測 ?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。

在長期監測數據中，有兩個時段其監測坐標資料產生規律性不同的情況，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測點位各時段監測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監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測點位，會因為位移速度較大，而容易發生崩塌的狀況。

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 防災監測之使用儀器

GPS具有許多優于傳統測量技術的優點，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測，是一種先進的高科技監測手段。

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。因監測的區域較廣，監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測。而使用單頻接收機進行變形監測之文獻回顧如下。

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形變監測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監測點，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，在壩區進行形變監測，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測區，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進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監測區域內，單頻接收機所能達到的監測精度。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，監測范圍為3～5 km之監測點使用單頻接收機可達毫米級的監測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監測系統后，由于每個監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測點數的增加并不很敏感，因此對較大規模的監測更有其優勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監測系統卻沒有降低監測的精度。同時多天線監測系統的方案還有一些獨特的優點，如因硬體數量減少，它比常規GPS監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、無線電接發機及終端資料接收中心三部分進行結合，藉此監測路段邊坡滑動之情形。可以通過GPS監測數據，推估邊坡未來位移量的趨勢。

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監測 ?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。

在長期監測數據中，有兩個時段其監測坐標資料產生規律性不同的情況，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測點位各時段監測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監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測點位，會因為位移速度較大，而容易發生崩塌的狀況。

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 防災監測之使用儀器

GPS具有許多優于傳統測量技術的優點，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測，是一種先進的高科技監測手段。

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。因監測的區域較廣，監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測。而使用單頻接收機進行變形監測之文獻回顧如下。

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形變監測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監測點，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，在壩區進行形變監測，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測區，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進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監測區域內，單頻接收機所能達到的監測精度。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，監測范圍為3～5 km之監測點使用單頻接收機可達毫米級的監測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監測系統后，由于每個監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測點數的增加并不很敏感，因此對較大規模的監測更有其優勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監測系統卻沒有降低監測的精度。同時多天線監測系統的方案還有一些獨特的優點，如因硬體數量減少，它比常規GPS監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、無線電接發機及終端資料接收中心三部分進行結合，藉此監測路段邊坡滑動之情形?？梢酝ㄟ^GPS監測數據，推估邊坡未來位移量的趨勢。

關鍵詞：邊坡 ?滑動 ?GPS ?監測 ?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。

在長期監測數據中，有兩個時段其監測坐標資料產生規律性不同的情況，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測點位各時段監測資料的每日平均位移速度。將位移速度與監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測點位，會因為位移速度較大，而容易發生崩塌的狀況。

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 防災監測之使用儀器

GPS具有許多優于傳統測量技術的優點，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測，是一種先進的高科技監測手段。

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。因監測的區域較廣，監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測。而使用單頻接收機進行變形監測之文獻回顧如下。

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形變監測系統。以單頻、雙頻接收機做比較實驗，選擇四個監測點，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，在壩區進行形變監測，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測區，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進行3次試驗（每天一次）。每次觀測的基準點和監測點距離分別為3 km、5 km、8 km左右，以檢測在不同范圍內的變形監測區域內，單頻接收機所能達到的監測精度。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，監測范圍為3～5 km之監測點使用單頻接收機可達毫米級的監測精度。

4 結語

采用GPS一機多天線監測系統后，由于每個監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測點數的增加并不很敏感，因此對較大規模的監測更有其優勢。雖然大幅度降低了系統造價，但GPS一機多天線監測系統卻沒有降低監測的精度。同時多天線監測系統的方案還有一些獨特的優點，如因硬體數量減少，它比常規GPS監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測成果分析[J].水利水電技術，2009（4）：46-50.