GPS技术进行滑坡监测数据采集及控制探讨

陈雄新

摘 要：我国科学技术的快速发展，在一定程度上促进了GPS技术的发展，GPS技术在各个领域中的应用范围逐渐扩展，尤其是滑坡监测领域。文章针对GPS技术进行滑坡监测数据采集及控制进行深入的分析。

关键词：GPS技术；滑坡；监测数据；采集；控制

1 概述

就目前来看，全球卫星定位技术（GPS）呈现良好的发展态势，GPS技术的应用范围处于不断扩展的趋势，尤其是在监测方面。GPS技术具有精度高、速度快以及全天候监测等一系列优点，人们开始逐渐重视GPS技术的发展与应用。

2 GPS技术在滑坡监测系统中的应用

2.1 滑坡系统的构成模型

在滑坡监测工程中应用GPS技术的过程中，可以将CPS滑坡监测系统划分为以下几个系统模块：（1）数据库系统；（2）数据接收与处理系统；（3）前端数据采集系统；（4）数据查询分析系统。根据GPS滑坡监测系统可以看到，各个系统模块的工作可以将其看作一个相对独立的事项，监测数据是各个系统模块之间的联系枢纽，因此数据的采集虽然属于前端系统工作，但是贯穿于整个检测系统中，数据采集的有效性直接影响着整个GPS监测系统的性能。如图1所示，GPS检测系统构成模型。

2.2 各个系统模块的组成与功能

2.2.1 数据库系统。数据库系统主要由专用的数据库软件组成，主要的功能是对检测数据进行存储，保障监测数据的安全性，避免监测数据丢失。

2.2.2 数据接收与处理系统。数据接收与处理系统主要由解算软件、接收设备等一系列事项组成，主要的功能就是接收数据采集系统传输的监测数据，并且对接收的监测数据进行合理的解算处理，最后将监测数据的结算处理结果当作一个精确的测量数据传输至数据库系统中，对其加以保存。滑坡监测经常应用相对定位，所以对于监测数据的处理主要为整网平差与基线向量处理。

2.2.3 前端数据采集系统。前端数据采集系统主要由数据传输设备、单板机、各种检测设备以及GPS接收机等一系列事项组成，主要的功能是对收集与传输监测点的地表坐标、地下水位、深部位移以及降雨量等一系列监测数据；主要应用已经存在的公用通信网对监测数据进行传输。主要根据监测现场的实际地质条件，并且与GPS接收机的特性相结合，对各个监测点进行布网操作。

2.2.4 数据查询分析系统。数据查询分析系统主要由一系列应用软件组成，主要的功能就是对监测系统中的各种监测数据进行分析、查询以及报表输出等操作，以此来满足监测过程中的需求。

2.3 监测系统具备的特点

就目前来看，现有GPS滑坡监测系统各个系统模块之间处于一个相互协调的状态，而且协调性比较好，这在很大程度上发挥了GPS技术自身具备的测量精度高、实时观测等多个优点，在工程测量应用中的效果十分显著。但是，GPS滑坡监测系统并没有充分考虑滑坡灾害具备的特点，所以GPS滑坡监测系统还存在一些需要完善的缺陷。

3 GPS技术进行滑坡监测数据采集及控制的分析

3.1 现有数据采集模式

监测点的位置坐标值是滑坡监测过程中的重点事项，它主要是由GPS设备进行测量而获取的，因此现有数据采集模式与GPS相对定位的数据采集模式类似。现有数据采集模式的特点，主要包括实时性、全天候等，工作模式主要为划分时段进行测量操作，在工作时段单向的将整个数据采集信息传输到处理系统模块与数据接收模块中。由于数据采集的时段已经在人为操作下预先进行了确定，而在系统工作中的改变存在一定的局限性，所以，前端数据采集能够将其确定为是一个固定频率。

3.2 现有数据采集模式中存在的矛盾

从滑坡方面来看，就已经存在加速、孕育、停止以及减速等多个阶段，再加之所在的地质环境条件与人类活动、暴雨以及振动等一系列因素的干扰，导致滑坡的状态与机理非常的复杂。因为整个监测系统在单方面就已经发挥了GPS技术具备的特点，并没有重视滑坡灾害具备的特点，所以在工程测量中的应用存在矛盾。为了对监测资料进行全面的收集，所以采用的数据采集频率比较高，监测系统的前端在不超过一定负荷条件的时候，会处于一个稳定运行的状态。但是，当滑坡处于一个缓慢加速、蠕变过程中的时候，在一定程度上会造成大量采集数据的冗余，由于监测具有实时性，所以不仅会造成负荷的增加，还会导致大量的冗余数据堆积于数据库系统中，出现浪费资源问题，而且在很大程度上增加了后端数据查询、分析以及整理工作的难度。从另一个角度来看，若是降低监测数据的采样频率，就可以有效的缓解此矛盾；但是，滑坡在暴雨条件下或者急剧加速的过程中遇到一些突发状况的时候，如果采样频率过低会导致重要监测信息的漏掉问题，甚至造成滑坡峰值点的爆发。因此，矛盾的焦点主要体现在现有监测数据采集模式与滑坡灾害特点之间的结合不够紧密。

3.3 滑坡监测过程中的控制

3.3.1 在监测系统模型中引入控制。将控制引入整个监测系统中，能够有效的解决上文所提到的矛盾。由于现有监测系统中的处理系统模块与数据接收中主要使用的是GPS接收机，而且还有一些结合开发的软件或者解算软件，所以采用采样控制的方法能够有效的引入系统模型中。如图2所示，主要是对图1黑框部门重新进行设计。

与图1相比较可以发现，可以在控制程序中加入处理系统模块与数据接收模块，然后形成一个整体，图2中最为重要的位置在于对控制信号线的引入，这条控制信号线能够有效的将机房中的数据接收处理系统与野外的前端数据采集系统结合在一起，形成一个智能系统。

3.3.2 控制程序功能。前端数据采集系统中的单板机包含着控制程序协同，可以对其进行编程操作，能够很据实际需要对不同的数据采样频率进行应用，使检测数据采样在监测过程中能够跟随监测点的变化而作出相应的调整。一般情况下，采用普通的采样频率，就能够在很大程度上改善后端检测数据出现的冗余问题；但是在情况出现变化的时候，例如：遇到暴雨或者滑坡加速严重等，采用比较高的采样频率能够对监测数据进行全面的收集。根据监测点的地质环境与地质条件，与过往监测数据相结合，能够制定一个等级存在差异的监测密度，以此对不同等级的数据采样频率进行有效的调整。

3.3.3 控制信号的作用。控制信号的作用，主要在于对野外的前端数据采集系统在工作过程中的频率进行合理的调整，在控制信号发送方面，可以根据实际需要对其进行合理的设定，而且便于在控制程序的改动过程中对检测控制指标进行添加。

4 结束语

在应用GPS技术进行滑坡监测的系统模型中引入控制数据采集，是一种十分有效的方法，在已有工程上做出较小的改动或者添加就能够实现；在新的工程中，在设计过程中对于控制数据采集的引入进行合理的规划之后，能够在很大程度提升系统的整体性能，所以应当重视控制数据采集的引入。

参考文献

[1]许晓明.GPS技术在边坡变形监测中的应用及其数据处理研究[J].江西理工大学学报，2012（15）.

[2]张仲林，叶振南，李强.GPS滑坡位移监测精度影响因素简析[J].城市地质，2013（2）.