滑坡变形监测过程中GPS技术的应用

2015-03-31陈俊

地球 2015年7期

关键词：监测技术接收机监测点

陈俊

（广西壮族自治区地球物理勘察院广西柳州545005）

滑坡变形监测过程中GPS技术的应用

陈俊

（广西壮族自治区地球物理勘察院广西柳州545005）

介绍了用于滑坡变形监测GPS技术而且还阐明了极其重要的滑坡监测的方法，其次分析了常规滑坡监测的大地测量技术，并比较重点的介绍了GPS技术应用滑坡监测的优缺点，最后根据GPS天线阵列技术和滑坡监测的技术要求，设计了一套GPS天线阵列滑坡监测系统，并在一个电站的滑坡进行现场测试，对数据处理结果的精度和监测系统的硬件成本进行了比较分析。

滑坡变形监测GPS技术

随着我国经济的飞速发展并伴随着建立了一些大规模的基础设施，在未来几十年内我国将陆续建成许许多多的大型水利工程。对于着些工程的建设完工，这必然会促进国民经济建设的快速发展，但是也存在着许多的问题，例如导致库岸边坡所在的地质环境发生重大的变化经常是由于库区的高蓄水所引发的，这样的加剧工作区域不仅会产生古滑坡更会产生新的滑坡。

1　 GPS滑坡变形监测的方法

GPS用于滑坡变形监测的工作方式可分为连续性模式和周期性模式两种。

1.1连续性模式

GPS连续监测技术主要是运用了GPS的全自动化、全天、精度高以及测点相互之间不需要通视等特点，它现在已经普遍的运用在地壳变形监测等相关领域。

由于数据运用不同的处理方式，所以GPS连续监测技术被分为固定连续运行监测和实时动态监测参考站。

实时动态监测主要是用来监测目标体的动态形变，数据采集密度相对集中，实时实地的计算出每个历元所在的位置，比如说大桥在较大的负载作用下的快速变形、在风载荷的吹动下高层建筑物的摆动形变等等。

1.2周期性模式

当滑坡的变形速度相对慢，在部分空间和时间内也可以认为相对稳定时，使用GPS接收机，运用人工隔一时间段来采集数据，通过处理获得不同期间之间的形变。

山西宝塔的GPS形变监测，此类方法特别不适用于短边监测，其边长的绝对精度可达9-10。

周期性模式缺点是监测精度一般比较低。劳动强度相对要大一些，响应速度相对的慢，不能持续的用于监测大坝的变形。

突出点是简单、节约、耗资少，而且GPS接收机也可以与其他工程进行共享，容易解决的是设备的用电和安全问题；连续性模式的优点是可以实现全自动化的控制系统，能很好地消除或者减弱接收机天线的安置误差所造成的影响。而且采集观测数据点比较多，我们一般可以通过滤波和平滑等高技术来提高结果的精确度。弱点是每个变形监测点上都需要长期安置一台或者几台GPS双频接收机和一套或者几套通讯设备系统，造成成本较高、精度较低，到目前为止还有许多问题没有解决。由于考虑到周期性模式也是滑坡监测中的一种有效的手段，故我们可以在周期性和连续性模式之间寻找一种相对的平衡，这样可以克服相互的缺点又可以充分的发挥各自的优点，这就是所谓的GPS天线阵列监测技术。

2　GPS天线阵列滑坡监测工程实例

GPS天线阵列监测技术说的简单一点就是在监测点上外置一个GPS天线，运用一个外置的天线电缆和接收机连接，系统就能够完全的按照并列串口的设置，自动获取并连接到各个天线的卫星讯号。所以在加监测点数时，这样就不需要增加GPS接收机，仅仅只是需要增加一些接收天线和与之连接的无线电缆，最终达到硬件成本大幅度的降低。另外对于一个区域中仅有一台GPS接收机的情况下，削减系统的数据处理的复杂程度和通讯成本价格，然而GPS天线阵列的一般处理方式和连续运行监测技术上的数据一般处理方式并不一样，使的取得监测点精度相对会比较高一些。一些人为了比较GPS天线阵列监测的精度度，在湖南的一个电站的滑坡进行了相关的测试。系统是选取了一块相对开阔的监测区域与两个准确的基准站，通讯方案是选用了无线扩频的技术。开始把各个监测点此持续进行为期一周静态监测，并同时又添加进来两个IgS跟踪数据站，采用比较相对专业的Ternese软件进行准确的计算，最终算出了基准站以及各个监测点相对精确的WGS-84坐标值。后就像规律性的GPS的测量模式一样，设置了一些基础性的参数如采样频率为14秒、切换时间为1.5小时、高度角为16度。最终通过扩频无线的高科技技术将数据实时实地的传到数据处理中心，经过DC算法最后算出各个监测点的形变。可以选取一个监测点G008，后面为20d，合计一共约为60期的数据的四个方向的内符合其变形的过程。假如需要进行连续的实时观测，我们需要选择其中12个比较重要的监测点；如果我们选用天线阵列接收机的话，那结果就与连续实时观测的结果大同小异，采用了16个典型的监测观点，进行连续准确的实时观测。