滑坡變形監測過程中GPS技術的應用

陳俊

（廣西壯族自治區地球物理勘察院廣西柳州545005）

滑坡變形監測過程中GPS技術的應用

陳俊

（廣西壯族自治區地球物理勘察院廣西柳州545005）

介紹了用于滑坡變形監測GPS技術而且還闡明了極其重要的滑坡監測的方法，其次分析了常規滑坡監測的大地測量技術，并比較重點的介紹了GPS技術應用滑坡監測的優缺點，最后根據GPS天線陣列技術和滑坡監測的技術要求，設計了一套GPS天線陣列滑坡監測系統，并在一個電站的滑坡進行現場測試，對數據處理結果的精度和監測系統的硬件成本進行了比較分析。

滑坡變形監測GPS技術

隨著我國經濟的飛速發展并伴隨著建立了一些大規模的基礎設施，在未來幾十年內我國將陸續建成許許多多的大型水利工程。對于著些工程的建設完工，這必然會促進國民經濟建設的快速發展，但是也存在著許多的問題，例如導致庫岸邊坡所在的地質環境發生重大的變化經常是由于庫區的高蓄水所引發的，這樣的加劇工作區域不僅會產生古滑坡更會產生新的滑坡。

1　 GPS滑坡變形監測的方法

GPS用于滑坡變形監測的工作方式可分為連續性模式和周期性模式兩種。

1.1連續性模式

GPS連續監測技術主要是運用了GPS的全自動化、全天、精度高以及測點相互之間不需要通視等特點，它現在已經普遍的運用在地殼變形監測等相關領域。

由于數據運用不同的處理方式，所以GPS連續監測技術被分為固定連續運行監測和實時動態監測參考站。

實時動態監測主要是用來監測目標體的動態形變，數據采集密度相對集中，實時實地的計算出每個歷元所在的位置，比如說大橋在較大的負載作用下的快速變形、在風載荷的吹動下高層建筑物的擺動形變等等。

1.2周期性模式

當滑坡的變形速度相對慢，在部分空間和時間內也可以認為相對穩定時，使用GPS接收機，運用人工隔一時間段來采集數據，通過處理獲得不同期間之間的形變。

山西寶塔的GPS形變監測，此類方法特別不適用于短邊監測，其邊長的絕對精度可達9-10。

周期性模式缺點是監測精度一般比較低。勞動強度相對要大一些，響應速度相對的慢，不能持續的用于監測大壩的變形。

突出點是簡單、節約、耗資少，而且GPS接收機也可以與其他工程進行共享，容易解決的是設備的用電和安全問題；連續性模式的優點是可以實現全自動化的控制系統，能很好地消除或者減弱接收機天線的安置誤差所造成的影響。而且采集觀測數據點比較多，我們一般可以通過濾波和平滑等高技術來提高結果的精確度。弱點是每個變形監測點上都需要長期安置一臺或者幾臺GPS雙頻接收機和一套或者幾套通訊設備系統，造成成本較高、精度較低，到目前為止還有許多問題沒有解決。由于考慮到周期性模式也是滑坡監測中的一種有效的手段，故我們可以在周期性和連續性模式之間尋找一種相對的平衡，這樣可以克服相互的缺點又可以充分的發揮各自的優點，這就是所謂的GPS天線陣列監測技術。

2　GPS天線陣列滑坡監測工程實例

GPS天線陣列監測技術說的簡單一點就是在監測點上外置一個GPS天線，運用一個外置的天線電纜和接收機連接，系統就能夠完全的按照并列串口的設置，自動獲取并連接到各個天線的衛星訊號。所以在加監測點數時，這樣就不需要增加GPS接收機，僅僅只是需要增加一些接收天線和與之連接的無線電纜，最終達到硬件成本大幅度的降低。另外對于一個區域中僅有一臺GPS接收機的情況下，削減系統的數據處理的復雜程度和通訊成本價格，然而GPS天線陣列的一般處理方式和連續運行監測技術上的數據一般處理方式并不一樣，使的取得監測點精度相對會比較高一些。一些人為了比較GPS天線陣列監測的精度度，在湖南的一個電站的滑坡進行了相關的測試。系統是選取了一塊相對開闊的監測區域與兩個準確的基準站，通訊方案是選用了無線擴頻的技術。開始把各個監測點此持續進行為期一周靜態監測，并同時又添加進來兩個IgS跟蹤數據站，采用比較相對專業的Ternese軟件進行準確的計算，最終算出了基準站以及各個監測點相對精確的WGS-84坐標值。后就像規律性的GPS的測量模式一樣，設置了一些基礎性的參數如采樣頻率為14秒、切換時間為1.5小時、高度角為16度。最終通過擴頻無線的高科技技術將數據實時實地的傳到數據處理中心，經過DC算法最后算出各個監測點的形變。可以選取一個監測點G008，后面為20d，合計一共約為60期的數據的四個方向的內符合其變形的過程。假如需要進行連續的實時觀測，我們需要選擇其中12個比較重要的監測點；如果我們選用天線陣列接收機的話，那結果就與連續實時觀測的結果大同小異，采用了16個典型的監測觀點，進行連續準確的實時觀測。

3　結論

（1）一般的的大地測量技術與現在的GPS技術相比它有相對奇特的優越性。周期性的循環模式，作業相對比較簡單，在實際生活中應用相對比較多；連續性模式精確度高，硬件成本一般比較高，并且在滑坡的實際監測應用中相對會比較少。

（2）選用GPS天線陣列的技術創建的實時實地在線監測系統，經過某一個特定的電站進行測試表明，這類型的監測技術可以極大的減少硬件的成本，而且又最終可以達到毫米級的監測精度，最終滿足了形變監測的要求，具有長遠的實際意義。

（3）創建實時的在線監測系統采用GPS天線陣列技術，主要時通過一些特定的無線傳輸網絡，可以把各個監測區域的地下水、地表水和溫度等滑坡形變因變量融洽的結合在一起，提高了實時實地的滑坡分析預報，極大程度的提高了滑坡安全監測的質量管理水平。

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P694[文獻碼]B

1000-405X（2015）-7-205-1