實時GPS監測系統在滑坡變形監測中的應用思考

吳幫強

（重慶一三六地質隊，重慶 401147）

引言

所謂實時GPS技術就是地理信息定位系統能夠對地理信息進行有效監控，而自然界普遍存在各種荷載變形體，其形狀大小和受力情況隨時間發生明顯變化，變形體的變形是允許的，但如果超過允許的范圍，就會引發非常嚴重的地質災害，利用專業的實時GPS監測系統，對滑坡現象進行全面監測，能夠對變形情況進行有效干預和預警預報。

一、實時GPS變形監測系統

全球定位系統GPS(Global Positioning System),以其連續、實時、高精度、全天候測量和自動化程度高等優點,對經典大地測量學以及地球動力學研究的諸多方面產生了極其深刻的影響。在實時GPS變形監測系統應用時，主要包括數據采集系統、供電系統、防雷系統、通訊系統、后期數據處理、服務器和網絡安全維護系統等。目前，GPS技術已經廣泛應用于各類變形監測中，如城市地面沉降變形監測、大壩變形監測、橋梁變形監測、滑坡監測、高層建筑物變形監測、礦區變形監測等等。通過對GPS、GLONASS、北斗的定位數據進行接收，能夠實現分布式運行，還可以利用大數據對所接收的數據信息進行快速處理，從而提高數據變形監測的整體安全性。實時GPS監測系統能夠通過周期性的重復訓練。對被測物體變形速率進行準確判斷，如果被監測的變形體速率緩慢，可以采用傳統的靜態GPS監測以及連續GPS監測。如果被偵測體變形速度非常快，監測環境比較惡劣時，也應該采用實時GPS動態監測。有效對監測點進行合理控制，確保監測的精度達到厘米級別。在GPS變形監測系統構建時，能夠判斷滑坡邊界，還能夠根據實時GPS監測點的數據信息進行正確處理，確保滑坡邊界得到合理控制，還能夠通過實時GPS變形監測的數據成果進行分析，把握滑坡區域的動態變化情況，根據實時GPS變形監測結果進行準確處理，也能夠實現分區分塊監測預警，根據地面巡查結果進行有效監督。

GPS可以作為現代大地測量的技術手段實現三維大地測量。操作簡單方便。不需查看國際，即可同時測量點的三維位移。不受氣候條件限制，很容易實現整個系統的自動化。通過優化算法可以減弱或者消除系統誤差的影響，可以直接使用地面高度測量垂直變形。特別是，滑坡監測最關心的是監測兩個階段獲得的監測點坐標之間的差異，而不是監測點本身的坐標。這樣，即使兩個階段的監視中包含的共同系統錯誤分別影響兩個階段的坐標值，也不會影響獲得的變形。因此，GPS技術在變形監測中迅速推進，成為一種滑坡監測新技術。GPS滑坡變形監測方法。周期模式如果可以認為泥石流的變形率非常慢，在當地時間和空間區域穩定，則使用多個GPS接收器定期逐點手動收集數據，相位間變形通過后處理獲得。連續性模式。GPS監測技術的持續運行主要利用GPS高精度、自動化、全天候的優勢，不需要在測量點之間查看，已廣泛應用于地殼變形監測等領域。根據不同的數據處理方法，連續GPS監測技術分為實時動態監測和固定連續采集參考站。實時動態監測主要用于監測目標的動態變化，數據收集密度高，實時計算每個點的位置。

二、實時GPS變形監測存在的問題以及解決措施

目前實時GPS變形監測在工作區域內，由于受到網絡信號強度的影響，有部分網絡經常出現掉線的問題，造成數據傳輸中斷。為此應該通過增加外部通訊模塊的方式，確保信號強度得到有效提高，保證數據傳輸穩定可持續。如果受到降雨降雪天氣的影響，很容易造成太陽能電池板無法持續供電，需要通過人工除雪。要根據不同的季節，對太陽能電池板的方向和角度進行及時清理，避免積雪在太陽板上停留過長時間。有時候衛星信號的路徑影響非常大，還可能引起短時間或者瞬間跳動的情況，造成數據出現偏移，要積極針對系統內的監測數據進行濾波處理，確保數據的真實可靠。

目前很多區域都采用實時GPS變形監測系統技術對礦山的利用狀況進行調查，而且調查精度更高，通過衛星掃描能夠不受天氣環境的影響，無論什么樣的時間都能夠獲得第1手調查數據。為了能夠確保實時GPS監測系統在滑坡試驗中監測結果的有效性，我們可以使用全站儀測量技術同GPS單歷元技術來進一步觀察并監測出滑坡變形的整個過程看，雖然全站儀的監測頻率比較低，同時全站儀的兩個監測位置還有2m的距離，在滑坡變形過程中，滑坡體上會有很多的裂縫，所以導致滑坡在每個方向上的變形情況都是不一樣的，但是實時GPS監測系統的監測結果同全站儀的監測結果還是比較相接近的，同實時GPS監測系統的監測誤差大約在15mm左右，證明實時GPS監測系統的監測結果是非常可靠的。

對于GPS自動監測系統，在實際應用中，精密測量GPS接收器的價格非常高，因此系統建設成本很高。因此，由于費用高，適用于滑坡監測受到很大限制。GPS天線陣列監控技術是在監控點安裝GPS天線，通過天線電纜連接到接收器的技術，系統可以根據串口設置自動連接，以獲得每個天線的衛星接收信號。因此，在增加監視點的數量時，不要增加GPS接收器，只需要增加與接收天線連接的天線電纜，從而大大降低了硬件成本。其他領域只有一個GPS接收器，可以降低系統的通信成本和數據處理復雜性。GPS天線陣列的數據處理方法與連續駕駛監控技術相同，可以更準確地獲取監控點。