滑坡变形监测技术研究现状与展望

余正海

摘要：滑坡是我国常见的地质灾害，会造成严重的人身财产损害，影响正常的工作和生活。加强滑坡变形监测工作，有利于掌握滑坡特征和规律，继而做好预警预报，为防灾救灾提供依据。本文首先概述了当前我国滑坡变形的监测工作，然后介绍了滑坡变形监测技术现状与应用，最后阐述了监测技术的未来展望，以供参考。

关键词：滑坡变形；监测技术；现状；未来展望

一、滑坡变形监测工作概述

我国因地质构造的特殊性，属于地质灾害频发的国家，其中就包括滑坡。滑坡是指位于斜坡上的岩土，在重力等因素的影响下失稳而下滑。随着建筑、水利、矿业等工程的发展，滑坡事件发生率也在提高。从物理力学角度来看，滑坡的根源在于内外动力作用，属于非线性的动力过程，具有一定的复杂性[1]。然而，滑坡过程中的信息变化，能够采用特殊设备进行捕捉，继而分析演化规律，为滑坡事故的预测提供依据。

分析滑坡灾害的特点，不仅具有突发性，而且会带来严重的后果，影响人身财产安全。以水利工程为例，边坡高度较大，一旦失稳坡体下滑，不仅损坏了整个工程，而且会危害到下游地区的生产生活。由此可见，监测滑坡、掌握滑坡发生的信息规律，能够实现预测预警的目标，有效减轻灾害影响。这其中，滑坡变形作为重要的参数，能够反映出滑坡的变化和过程，而且监测手段简单，因此成为研究滑坡的首要指标。

二、滑坡变形监测技术现状与应用

（一）接触式监测技术

该监测技术要求将监测设备置于坡体表面，两者紧密接触，以保证监测数据结果的准确性。常见技术如下：

第一，大地测量技术。该监测技术比较传统，而且应用时间长，主要是利用水准仪、全站仪等测量仪器，结合测距、小角、前方交会等测量方法，完成滑坡变形的监测工作。该技术不仅具有完善的理论系统，而且操作上相对简单，用在监测工作中成本低，因此在以前的滑坡变形监测中占据主导地位[2]。另外，应用缺陷体现在会受到地形、气候的影响，工作强度大，观测能力差，难以满足连续观测的要求。随着科学技术的进步，测量机器人技术出现，一方面提高了监测工作效率，另一方面减轻了人力、物力投入，可以实现连续观测的目标，而且精度高、时效性强，在水利工程中已经得到普遍应用。

第二，GNSS监测技术。GNSS监测依托于全球导航卫星系统，其中的代表就是GPS技术，优点体现在精度高、全天候、自动化，成为滑坡变形监测的技术转折点。就目前而言，除了静态测量、后处理高精度测量以外，实时RTK测量也得以应用，能够对滑坡从稳定到破坏的全过程进行监测。精密单点定位技术的出现，能够在不建立基准站的条件下，对滑坡变形实现独立监测[3]。另外，随着我国北斗卫星导航系统的建设，GNSS监测技术的应用范围将会更加广阔。

第三，内观/光纤监测技术。除了大地测量技术、GNSS监测技术以外，内观监测技术也能够监测岩土的变形情况，可以了解变形特征、滑带等信息。但考虑到缺点在于信号干扰大、地质环境复杂，为了适应实时动态监测的需求，在此基础上出现了光纤监测技术，不仅弥补了内观监测的缺点，而且监测数据更加准确，监测时间缩短，能够判断出滑动位置、滑移量等指标。

（二）非接触式监测技术

和接触式监测技术相反，该监测技术不需要监测设备和坡体相互接触。常见技术如下：

第一，近景摄影监测技术。该技术采用摄影测量的方法，在近距离的条件下获得影像信息后，确定出三维空间数据。和传统监测技术相比，最大的优点体现在非接触、容量高两个方面，能够及时获取滑坡变形的三维空间信息，位移监测精度达到毫米级[4]。不过，实际应用中会受到地形条件的限制，监测距离的控制具有难度，而且要合理选取相机的架设位置，难以满足全天候监测的要求。因此，在滑坡变形监测中无法充分发挥作用。

第二，激光扫描监测技术。激光扫描技术的应用，依靠的是扫描点云数据，能够获得滑坡表面的三维图形信息，对滑坡进行三维建模、虚拟重现等。该监测技术的优势，在于不用设置监测设备，获得数据的速度快，通过计算分析，能够反映出滑坡的形态特征。当然，由于该技术自身发展尚不完善，尤其是云数据在解析上有难度、扫描距离有限制，因此还需要进一步完善。

第三，雷达差分干涉监测技术。该监测技术是在InSAR技术的基础上发展而来，包括低轨SAR差分干涉技术、地基SAR差分干涉技术两种[5]。其中，前者监测数据的精度达到亚厘米级。以星载合成孔径雷达差分干涉监测技术的应用为例，不仅监测范围广、分辨率高，而且测量快速准确。但受到卫星运行、环境条件的影响，无法满足动态监测要求。相比之下，后者数据精度高、操作灵活，而且重复观测时间短。以GB-SAR监测技术的应用为例，不需要接近危险的滑坡体，可以实现快速、实时、连续监测。但是，在单站监测的限制下，无法测量三维形变，因此反映滑坡变形的信息较少，无法获得坡体的振动信息。

三、滑坡变形监测技术的未来展望

滑坡变形监测技术的应用，其目的在于分析滑坡的变化过程，掌握灾害发生的规律和特点，以便为防灾救灾提供科学依据。在科学技术的支持下，监测技术的发展快速，未来发展方向集中在以下三个方面：

（一）新型監测仪器的应用

在监测技术和理论的支持下，研发出新型的监测仪器，成为滑坡变形监测的基础和发展方向。要想实现这一目标，第一，应该对不同学科进行交叉融合，对MIMO成像技术、双多基地干涉、雷达信号改进处理算法等，进行合理应用。第二，通过有效的手段，解决环境恶劣和提高测量精度之间的矛盾，解决高帧频和高分辨率之间的矛盾，解决边陡高陡和三维测量之间的矛盾[6]。第三，雷达差分干涉测量仪的改进，应该满足高精度、高分辨率的要求，解决三维形变场测量技术问题。第四，雷达遥感监测技术的改进，应该提高测量精度，从目前的一维测量升级为三维测量，从静态位移场升级为振动场，从而监测出滑坡的微小形变，能够对振动情况进行实时连续监测。endprint

（二）多种监测技术的融合

作为独立的技术体系，计算机技术、RS技术、GIS技术、GPS技术的发展趋于成熟，在滑坡变形监测中，也从独立发展转变为联合应用的阶段。分析以往的监测工作可知，单独采用某一种监测技术，由于一些因素的影响，会对监测结果的准确性造成干扰，甚至阻碍监测工作的顺利进行。未来，监测技术将以雷达、光纤为主，以3S、云端数据储存为辅，将接触式技术和非接触式技术联合起来，实现由点到面、从一维到三维的监测网络系统，通过优势互补，不断提高监测数据的准确性，并减轻工作强度、降低成本。

（三）监测数据的深度应用

在变形监测技术发展的同时，单纯从监测数据的角度来看，已经从一维、低精度、低时空分辨率，向着多维、高精度、高分辨率的方向转变。获得监测数据信息后，分析工作不应该局限在数据本身，而是对其进行深度挖掘、深度应用。在具体操作上，为了提高数据的使用率，应该建设监测仪器中心、预警数据处理中心，尽快构建滑坡灾害监测系统，其中包括变形监测、数据的采集传输分析、预警预报等功能，真正满足动态监测的要求，通过快速分析，实现及时预警的目标，为防灾救灾提供支持和保障。另外，考虑到数据信息的分析和处理是一项重点，应该建立完善的数值分析体系，结合动力分析法、静力分析法、大测量数据反馈技术等，透过监测数据的表面，深入分析滑坡的机理，从而提高滑坡事件的预测准确性。

结语：

综上所述，文中從接触式监测技术（大地测量技术、GNSS监测技术、内观/光纤监测技术）、非接触式监测技术（近景摄影监测技术、激光扫描监测技术、雷达差分干涉监测技术）两个方面，详细介绍了滑坡变形的监测。在未来，新型监测仪器得以研发应用，多种监测技术实现融合，并对监测数据进行深度应用，为防灾救灾工作提供依据。

参考文献：

[1] 冯春，张军，李世海等.滑坡变形监测技术的最新进展[J].中国地质灾害与防治学报，2011，22（01）：11-16.

[2] 姜水军，魏小侠.远程位移实时监测技术在露天矿边坡预警中的应用[J].陕西煤炭，2014，33（04）：77-79.

[3] 赵重.三峡库区曾家棚滑坡监测技术及失稳比较分析[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2013，（07）：49-51，54.

[4] 王东，曹兰柱，朴春德等.基于假设检验原理的边坡临滑时刻的动态识别方法[J].岩石力学与工程学报，2012，31（03）：577-585.

[5] 孙义杰，张丹，童恒金等.分布式光纤监测技术在三峡库区马家沟滑坡中的应用[J].中国地质灾害与防治学报，2013，24（04）：97-102.

[6] 沙晓军.深部位移监测技术在滑坡治理中的应用[J].中小企业管理与科技，2012，（04）：182-183.endprint