滑坡變形監測技術研究現狀與展望

余正海

摘要：滑坡是我國常見的地質災害，會造成嚴重的人身財產損害，影響正常的工作和生活。加強滑坡變形監測工作，有利于掌握滑坡特征和規律，繼而做好預警預報，為防災救災提供依據。本文首先概述了當前我國滑坡變形的監測工作，然后介紹了滑坡變形監測技術現狀與應用，最后闡述了監測技術的未來展望，以供參考。

關鍵詞：滑坡變形；監測技術；現狀；未來展望

一、滑坡變形監測工作概述

我國因地質構造的特殊性，屬于地質災害頻發的國家，其中就包括滑坡。滑坡是指位于斜坡上的巖土，在重力等因素的影響下失穩而下滑。隨著建筑、水利、礦業等工程的發展，滑坡事件發生率也在提高。從物理力學角度來看，滑坡的根源在于內外動力作用，屬于非線性的動力過程，具有一定的復雜性[1]。然而，滑坡過程中的信息變化，能夠采用特殊設備進行捕捉，繼而分析演化規律，為滑坡事故的預測提供依據。

分析滑坡災害的特點，不僅具有突發性，而且會帶來嚴重的后果，影響人身財產安全。以水利工程為例，邊坡高度較大，一旦失穩坡體下滑，不僅損壞了整個工程，而且會危害到下游地區的生產生活。由此可見，監測滑坡、掌握滑坡發生的信息規律，能夠實現預測預警的目標，有效減輕災害影響。這其中，滑坡變形作為重要的參數，能夠反映出滑坡的變化和過程，而且監測手段簡單，因此成為研究滑坡的首要指標。

二、滑坡變形監測技術現狀與應用

（一）接觸式監測技術

該監測技術要求將監測設備置于坡體表面，兩者緊密接觸，以保證監測數據結果的準確性。常見技術如下：

第一，大地測量技術。該監測技術比較傳統，而且應用時間長，主要是利用水準儀、全站儀等測量儀器，結合測距、小角、前方交會等測量方法，完成滑坡變形的監測工作。該技術不僅具有完善的理論系統，而且操作上相對簡單，用在監測工作中成本低，因此在以前的滑坡變形監測中占據主導地位[2]。另外，應用缺陷體現在會受到地形、氣候的影響，工作強度大，觀測能力差，難以滿足連續觀測的要求。隨著科學技術的進步，測量機器人技術出現，一方面提高了監測工作效率，另一方面減輕了人力、物力投入，可以實現連續觀測的目標，而且精度高、時效性強，在水利工程中已經得到普遍應用。

第二，GNSS監測技術。GNSS監測依托于全球導航衛星系統，其中的代表就是GPS技術，優點體現在精度高、全天候、自動化，成為滑坡變形監測的技術轉折點。就目前而言，除了靜態測量、后處理高精度測量以外，實時RTK測量也得以應用，能夠對滑坡從穩定到破壞的全過程進行監測。精密單點定位技術的出現，能夠在不建立基準站的條件下，對滑坡變形實現獨立監測[3]。另外，隨著我國北斗衛星導航系統的建設，GNSS監測技術的應用范圍將會更加廣闊。

第三，內觀/光纖監測技術。除了大地測量技術、GNSS監測技術以外，內觀監測技術也能夠監測巖土的變形情況，可以了解變形特征、滑帶等信息。但考慮到缺點在于信號干擾大、地質環境復雜，為了適應實時動態監測的需求，在此基礎上出現了光纖監測技術，不僅彌補了內觀監測的缺點，而且監測數據更加準確，監測時間縮短，能夠判斷出滑動位置、滑移量等指標。

（二）非接觸式監測技術

和接觸式監測技術相反，該監測技術不需要監測設備和坡體相互接觸。常見技術如下：

第一，近景攝影監測技術。該技術采用攝影測量的方法，在近距離的條件下獲得影像信息后，確定出三維空間數據。和傳統監測技術相比，最大的優點體現在非接觸、容量高兩個方面，能夠及時獲取滑坡變形的三維空間信息，位移監測精度達到毫米級[4]。不過，實際應用中會受到地形條件的限制，監測距離的控制具有難度，而且要合理選取相機的架設位置，難以滿足全天候監測的要求。因此，在滑坡變形監測中無法充分發揮作用。

第二，激光掃描監測技術。激光掃描技術的應用，依靠的是掃描點云數據，能夠獲得滑坡表面的三維圖形信息，對滑坡進行三維建模、虛擬重現等。該監測技術的優勢，在于不用設置監測設備，獲得數據的速度快，通過計算分析，能夠反映出滑坡的形態特征。當然，由于該技術自身發展尚不完善，尤其是云數據在解析上有難度、掃描距離有限制，因此還需要進一步完善。

第三，雷達差分干涉監測技術。該監測技術是在InSAR技術的基礎上發展而來，包括低軌SAR差分干涉技術、地基SAR差分干涉技術兩種[5]。其中，前者監測數據的精度達到亞厘米級。以星載合成孔徑雷達差分干涉監測技術的應用為例，不僅監測范圍廣、分辨率高，而且測量快速準確。但受到衛星運行、環境條件的影響，無法滿足動態監測要求。相比之下，后者數據精度高、操作靈活，而且重復觀測時間短。以GB-SAR監測技術的應用為例，不需要接近危險的滑坡體，可以實現快速、實時、連續監測。但是，在單站監測的限制下，無法測量三維形變，因此反映滑坡變形的信息較少，無法獲得坡體的振動信息。

三、滑坡變形監測技術的未來展望

滑坡變形監測技術的應用，其目的在于分析滑坡的變化過程，掌握災害發生的規律和特點，以便為防災救災提供科學依據。在科學技術的支持下，監測技術的發展快速，未來發展方向集中在以下三個方面：

（一）新型監測儀器的應用

在監測技術和理論的支持下，研發出新型的監測儀器，成為滑坡變形監測的基礎和發展方向。要想實現這一目標，第一，應該對不同學科進行交叉融合，對MIMO成像技術、雙多基地干涉、雷達信號改進處理算法等，進行合理應用。第二，通過有效的手段，解決環境惡劣和提高測量精度之間的矛盾，解決高幀頻和高分辨率之間的矛盾，解決邊陡高陡和三維測量之間的矛盾[6]。第三，雷達差分干涉測量儀的改進，應該滿足高精度、高分辨率的要求，解決三維形變場測量技術問題。第四，雷達遙感監測技術的改進，應該提高測量精度，從目前的一維測量升級為三維測量，從靜態位移場升級為振動場，從而監測出滑坡的微小形變，能夠對振動情況進行實時連續監測。endprint

（二）多種監測技術的融合

作為獨立的技術體系，計算機技術、RS技術、GIS技術、GPS技術的發展趨于成熟，在滑坡變形監測中，也從獨立發展轉變為聯合應用的階段。分析以往的監測工作可知，單獨采用某一種監測技術，由于一些因素的影響，會對監測結果的準確性造成干擾，甚至阻礙監測工作的順利進行。未來，監測技術將以雷達、光纖為主，以3S、云端數據儲存為輔，將接觸式技術和非接觸式技術聯合起來，實現由點到面、從一維到三維的監測網絡系統，通過優勢互補，不斷提高監測數據的準確性，并減輕工作強度、降低成本。

（三）監測數據的深度應用

在變形監測技術發展的同時，單純從監測數據的角度來看，已經從一維、低精度、低時空分辨率，向著多維、高精度、高分辨率的方向轉變。獲得監測數據信息后，分析工作不應該局限在數據本身，而是對其進行深度挖掘、深度應用。在具體操作上，為了提高數據的使用率，應該建設監測儀器中心、預警數據處理中心，盡快構建滑坡災害監測系統，其中包括變形監測、數據的采集傳輸分析、預警預報等功能，真正滿足動態監測的要求，通過快速分析，實現及時預警的目標，為防災救災提供支持和保障。另外，考慮到數據信息的分析和處理是一項重點，應該建立完善的數值分析體系，結合動力分析法、靜力分析法、大測量數據反饋技術等，透過監測數據的表面，深入分析滑坡的機理，從而提高滑坡事件的預測準確性。

結語：

綜上所述，文中從接觸式監測技術（大地測量技術、GNSS監測技術、內觀/光纖監測技術）、非接觸式監測技術（近景攝影監測技術、激光掃描監測技術、雷達差分干涉監測技術）兩個方面，詳細介紹了滑坡變形的監測。在未來，新型監測儀器得以研發應用，多種監測技術實現融合，并對監測數據進行深度應用，為防災救災工作提供依據。

參考文獻：

[1] 馮春，張軍，李世海等.滑坡變形監測技術的最新進展[J].中國地質災害與防治學報，2011，22（01）：11-16.

[2] 姜水軍，魏小俠.遠程位移實時監測技術在露天礦邊坡預警中的應用[J].陜西煤炭，2014，33（04）：77-79.

[3] 趙重.三峽庫區曾家棚滑坡監測技術及失穩比較分析[J].探礦工程-巖土鉆掘工程，2013，（07）：49-51，54.

[4] 王東，曹蘭柱，樸春德等.基于假設檢驗原理的邊坡臨滑時刻的動態識別方法[J].巖石力學與工程學報，2012，31（03）：577-585.

[5] 孫義杰，張丹，童恒金等.分布式光纖監測技術在三峽庫區馬家溝滑坡中的應用[J].中國地質災害與防治學報，2013，24（04）：97-102.

[6] 沙曉軍.深部位移監測技術在滑坡治理中的應用[J].中小企業管理與科技，2012，（04）：182-183.endprint