论GPS监测技术在滑坡地段的应用

李波 邱龙伟 王嵩

[摘要]GPS即全球定位系统为我们的生活提供了很大的方便，在出门导航和定位监测方面发挥了重要作用。同时在监测自然灾害并尽量减小自然灾害所造成损失的方面也是发挥了极为重要的作用。将GPS运用到监控活泼地段是非常合适的，因为这有非常多的优点，它不会因为气候的变化而受到干扰，还具备较高的精度，操作方面也十分的方便和准确。所以，从各个方面来说，使用GPS技术对滑坡地段进行监控是非常合适的，也是这得推广的。

[关键词]GPS 监测 滑坡

[中图分类号] P228.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-7-141-1

1运用GPS进行测量的基本方法

GPS是在上个世纪七十年代出现的一种新型的、全方位实时导航定位系统。它的工作原理是导航卫星不断的发射电磁波，然后地面的用户设备就可以通过这些无线电波来获取其所在的准确位置。而通过对载波相位的测量，我们可以获得更精确的数据。同时我们所使用的设备以及测量方法对测量结果的精度也是有一定影响的，获得测量数据之后对数据的处理方法等也能会造成测量结果出现一定的偏差。

但是相对于传统方法来说，GPS测量还是具备很多优点的。首先它的定点测量比较准确，耗时较短，一般的快速定位紧紧需要几分钟的时间。而且它不会因为气候的变化而影响测量的精度，还可以提供三维坐标。

GPS测量的基本原理是先设置一个区域，然后采用数学方法（曲面拟合）求出测量地点的待定高度，通过一定数量的卫星，这个具体数量要依照具体的测量地点等来确定，测出待定测量点与卫星之间的距离，并根据这些数据计算出导航卫星的空间坐标，并采用距离交会法计算出待定点的位置。而在计算过程中我们要设置基准，基准的选取主要有四种形式。重心基准和拟稳基准，还有通过几个测量而设立的基准，像待定位置、重心尺度和重心方位组成的基准等。

基准的选择也是有许多需要注意的问题的。首先我们需要建立一个监测网，GPS测量监测网的简历需要依照相关的规定和规范来进行，所以我们要对这些要求具有一定的了解并能熟练运用。对于GPS测量的精度和密度我们还要参照相关的测量技术要求和GPS本身的要求来进行。通常情况下，采用不同的基准其相应的数据表示也会有所不同，但是为了让处理更加的方便和简单，我们一般采用固定基准。在传统的工作当中一般都会有许多的限制条件，我们必须要保证待定测量点的点位相对稳定还要保持通视条件良好，测量网的几何结构也要得到良好的保障。而使用GPS测量技术就不会有这么对的限制，它的操作会非常的简单，可以选择地质结构和条件较好的地点，即使该地点距离需要测量监测的滑坡较远也不会有关系和影响。并且其监测网的建立也会相对简单许多。在野外进行观测时我们要选择至少4颗同步观测卫星均匀分布在四个不同象限中以此来保证其观测精度，可以直接用三角板丈量天线的高度，但丈量到天线的相位中心即可。在使用GPS快速静态定位方法对监控地点进行监测时，我们采用两台GPS接收装置并把他们放置在距离基准点较近的位置但是最大距离不得超过三公里，同时其他的接收机要同步对监测点观测十分钟，时间间隔为两秒，截止高度角为十度。当然具体问题具体分析，对于不同的监测地点我们的监测数据也应该进行适当的改变，但是我们的精度和密度必须要有保障，不能出现较大的偏差。

2数据处理

在最初的观测时，我们先将基准点与已知的地面监测站进行联测，并采用相关的计算软件获取基准点的准确坐标。并在处理过程中要对其他同步观测的数据进行处理和检查。在获得监测结果并进行处理时我们应该认识到我们要使用的有效数据为监测位置的实际位移，这里就存在一个关键性的问题需要我们注意，我们要清楚的区分那个是观测误差，那个是实际位移。而在观测误差中演算产生的误差也是需要重视的。所以我们在实验的过程中就要保证在不同周期的观测过程中，监测网形和所选用的仪器型号应该是先后一致的，在计算结果时我们所使用已知位置也是应该相同的，计算时所使用的软件也必须是一致的，这样产生误差会相对较小，从而对位移的计算也不会产生特别大的影响。

3测量结果的误差分析

因为这可以归结为一个数学问题，而我们所获得的数据都不是理想的数据，因而其中必有误差，引起测量误差的因素有很多，卫星星历误差就是其中一种对我们的测量精度影响较大的误差之一，它属于系统误差。通过实践我们发现在采用广播星历对滑坡监测短基线小于五千米的条件下获得的结果进行计算时可以保证1-2ppm的相对精度。还有一种误差是由于物理现象造成的，正如我们所熟知的，大气密度并不是均匀的，所以电磁波在地球大气层传播时是会发生折射的，为了减小因为大气折射而造成误差我们一般采用同步监测并对观察量求差，以此来减小误差的影响。而周跳修复与否在载波相位的测量中也有非常重要的影响，我们通常会使用GAMIT软件对其进行修复，以此来保证我们演算结果的精确性。在GPS测量技术中还存在一种多路径效应，卫星的信号方向以及反射系数等不确定因素都可能对其造成影响。我们可以通过选取合适的基站并且使用经过改进的天线来减小因这类误差造成的影响。在进行野外观测时不能因为我们的监测结果并没有出现较大的偏差就认为我们获得的结果是准确的，精度高的，因为我们的结果没有出现较大偏差是因为我们所建立的网没有出现较大的错误，不代表它没有错误。要确定一个GPS网是否合格，要通过两个方面的检查才能知道。在测量过程中，我们还需要对我们选取的基准点进行分析，检查它是否稳定，只有通过检查，才能进行下一步的分析。

4总结

把GPS监测技术应用到滑坡地段是有很多有点的，它的应用会大大的提高我们监测的精度并且节省我们大量的时间，能够做到及时的、快速的预测并且可以进行全天候的观测。我们相信随着科学技术的发展，我们使用的仪器会得到不断的改善，GPS在滑坡监测中会有更加光明的前景。

参考文献

[1]张清志，郑万模，巴仁基.应用高精度GPS系统对四川丹巴哑喀则滑坡进行监测及稳定性分析.《工程地质学报》.2013年2期.

[2]易庆林，曾怀恩，黄海峰.基于GPS监测数据的某滑坡变形分析.《地质科技情报》.2010年6期.