GNSS监测技术在华光潭水电站的应用及分析

杨钧

摘  要：传统的监测方法已经无法满足现代化的安全需求，该文主要介绍GNSS自动化监测在华光潭水电站工程边坡中的应用以及安全影响分析。从目前的数据来看，GNSS静态基线解算的精度很高，但点位位移的准确度，包括各个轴的变化情况，是否能够准确进行反馈，还需要后续更多的数据进行判断。在自动化的边坡监测中，GNSS已经成为不可或缺的一部分，其自动化、高效、准确的优势相比于传统方法更有优势，未来，必将有更多的GNSS应用于边坡监测。

关键词：GNSS  自动化  变形监测  边坡监测

中图分类号：TV698    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）07（c）-0003-02

华光潭水电站一级厂房后边坡在施工及建成运行过程中出现过下列情况：厂房一起开挖过程中厂后曾发生过小规模坍滑;压力管道下平洞开挖过程中由于地质条件较差未及时支护，2#平洞曾发生过坍方;2008年6月暴雨后再巡检中发现一级厂房后边坡有破坏迹象，边坡上部截水沟出现裂缝较多、延伸较长，厂房后边坡下游侧出现局部溜皮现象。

可见，目前该水电站后边坡存在一定的安全隐患，对该边坡进行监测，了解变形情况，对突发灾害进行预警是必要的。

之前该边坡在用的监测方法主要以传统的全站仪多测回测角的方式为主，对监测点进行观测，采集数据后到内业进行处理、分析变形情况。此方法存在以下问题：

（1）无法做到实时的监测，边坡灾害瞬时发生，全站仪测量需要采集数据、处理数据，在时间跨度上存在延时，无法满足应对瞬时灾害的需求。

（2）人力成本大，边坡树林密集，全站仪不通视无法完成观测作业，需要经常对监测点进行人工维护。

减少误差来源，提高监测精度。随着GNSS技术的不断发展，此技术应用于边坡监测，具有定位速度快、全天候、自动化、测站之间无需通视以及数据处理简单快速的优势，在满足监测精度的情况下，能够很好地解决全站仪监测的缺陷。

1  GNSS用于华光潭水电站

1.1 GNSS监测网布设

GNSS监测网布设由基准控制点以及监测点组成。基准控制点设立原则基于不在变形区域、地质稳定不易变形、天空环境好以及出于对仪器供电、安全的考虑，设立在厂区保安楼附近，共设立两个基准控制点。监测点沿用全站仪监测的监测点，在棱镜上方加装GNSS天线，共设立8个监测点（见图1、图2）。

1.2 监测方案

该方案采用徕卡GS14天线结合徕卡Spider、GeoMos监测软件进行边坡监测。GS14 GNSS天线接接收卫星信号，通过GSM手机网络将数据发回服务器，服务器端通过Spider软件进行实时的静态数据解算，Spider将静态处理结果发送到GeoMos软件上进行数据的整理、分析，形成变形报告。

在实施方案之前，首先采集各个监测点以及基准控制点的GNSS静态数据，对采集的静态数据进行处理，解算基准点与监测点之间的基线长度，并进行平差，以此数据作为后续监测的基准。

随后，通过GNSS所采集的静态数据，在Spider软件中实时进行静态数据解算，实时获取高精度的基线长度数据以及监测点坐标数据，将所解算的数据输入到Geomos中进行相应的数据分析，根据之前解算的基准基线长度以及平差后的监测点坐标，实时反馈变形数据，直接生产横轴、纵轴形变向量，并生成图表，方便查看。同时，设置超限预警模块，发生较大形变时，通过手机短信、邮件等形式，通知监测人员。

2  监测数据分析

经过一段时间的运行之后，GNSS处理数据较为稳定，数据处理精度明显优于传统的全站仪观测。传统光学全站仪野外测量受到温度气压变化、照准误差以及仪器自身测量误差的影响，误差来源较多。同时，为了消除一些固定误差，还需要使用到多测回测角原理，在限差范围内对监测点进行多测回测量，野外耗时较大，还需要內业数据处理，无法自动生成成果。

GNSS进行监测，误差来源主要有卫星钟差、电离层影响、相位中心误差等，但GNSS所产生的误差基本上可以通过算法、模型以及加载精密星历进行消除，在误差来源上要比人工进行光学观测要少得多。

在监测中，主要的是反馈的监测点的相对变形情况，因此在GNSS监测中，默认整个网型为一个稳定的控制网，高精度地进行静态基线解算，通过基线长度的变化，以此为依据反馈监测点的位移情况，能够更加智能、准确地反馈监测点的变化趋势（见图3）。

根据设计要求，GNSS天线所采集的静态数据，以每1h为单位进行一次静态数据解算，表1所示的CQ值为静态解算的基线精度。

由表1可见，GNSS的实时解算精度均在1mm以内，最高精度达到0.2mm，完全符合边坡监测的需求。特别是在后期边坡变形已收敛的情况下，能够在更精确的范围内反映边坡变形收敛趋势，为大坝边坡的安全保驾护航。

3  结语

该文主要介绍了GNSS监测技术用于华光潭水电站一级厂房后边坡的情况，同时对目前运行阶段的GNSS监测数据进行了简单的分析与介绍。由于GNSS监测在该水电站边坡监测中运行时间尚短，尚未有更多的数据可以进行分析。从目前的数据来看，GNSS静态基线解算的精度很高，但点位位移的准确度，包括各个轴的变化情况，是否能够准确进行反馈，还需要后续更多的数据进行判断。在自动化的边坡监测中，GNSS已经成为不可或缺的一部分，其自动化、高效、准确的优势相比于传统方法更有优势，未来，必将有更多的GNSS应用于边坡监测。

参考文献

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[3] 俞得响，邹双朝.GPS技术在滑坡变形监测中的应用[J].地理空间信息，2009，7（1）：55-57.