GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用.pdf

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1、楊育麗等：GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用109GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用楊育麗，王雪平，黨星海(蘭州理工大學(xué)土木工程學(xué)院，蘭州730050)【摘要】介紹了山區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)的傳統(tǒng)方法的缺陷和新型GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)某山區(qū)邊坡的變形監(jiān)測(cè)介紹了GPS技術(shù)用于變形監(jiān)測(cè)的方法，包括監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)，數(shù)據(jù)的采集與處理，監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析等。實(shí)踐證明，GPS用于山區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)定位精度高，具有優(yōu)越性，值得推廣?！娟P(guān)鍵詞】山區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)；GPS；變形監(jiān)測(cè)【中圖分類號(hào)】TU753【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1001—6864(2013)02—0109—02近幾年來(lái)隨著山地自然災(zāi)害現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，山

2、體滑坡災(zāi)害成為一個(gè)備受關(guān)注的安全問(wèn)題，山體滑坡會(huì)造成山間交通要道阻塞，給人帶來(lái)巨大財(cái)產(chǎn)損失，甚至危及生命，為了預(yù)防山體滑坡對(duì)居民造成危害，所以對(duì)山區(qū)邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)是非常重要的。傳統(tǒng)的邊坡監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)大都是用圖1cPs數(shù)據(jù)處理基本流程圖經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀，或全站儀等儀器進(jìn)行，利用這些常規(guī)儀器難以監(jiān)測(cè)地表位移的實(shí)時(shí)變化，效率較低，而且2．1邊坡簡(jiǎn)介所使用的光學(xué)儀器受外界環(huán)境影響很大，譬如溫度變?cè)撨吰挛挥谀成絽^(qū)村莊后山坡，由于該村莊所有化的影響，大氣垂直折光的影響，儀器和標(biāo)尺垂直位居民住宅都位于該山體腳下，該山體發(fā)生地震后具有移的影響等。不穩(wěn)定性，為了保證居

3、民的安全，需要對(duì)該山體邊坡GPS具有很高的定位精度，自動(dòng)化程度高，觀測(cè)時(shí)進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以便為居民提供危害預(yù)報(bào)。間短，可以全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)站之間不需相互通2．2GPS邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布設(shè)視，受外界影響小，可以實(shí)時(shí)處理分析數(shù)據(jù)。所以在GPS邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)由基準(zhǔn)網(wǎng)和變形網(wǎng)兩級(jí)網(wǎng)構(gòu)成，山區(qū)邊坡變形監(jiān)測(cè)中，GPS比傳統(tǒng)常規(guī)儀器具有很大首級(jí)網(wǎng)是由監(jiān)測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的基準(zhǔn)網(wǎng)，二級(jí)網(wǎng)是由邊坡監(jiān)的優(yōu)勢(shì)。測(cè)點(diǎn)構(gòu)成的變形網(wǎng)。在基準(zhǔn)網(wǎng)控制下，計(jì)算邊坡監(jiān)測(cè)1GPS邊坡變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案及數(shù)據(jù)處理模型點(diǎn)各期觀測(cè)量與首期觀測(cè)值的坐標(biāo)差，即可判斷邊坡1．1GPS邊坡監(jiān)測(cè)方案是否變形，是否穩(wěn)定。．GPS邊坡

4、監(jiān)測(cè)網(wǎng)主要由基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成?；O(jiān)測(cè)點(diǎn)要根據(jù)邊坡體特點(diǎn)來(lái)選擇，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)準(zhǔn)點(diǎn)要盡可能穩(wěn)定并便于長(zhǎng)期保存，通常埋設(shè)在穩(wěn)固行野外勘察后，布設(shè)的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)見(jiàn)圖2，基準(zhǔn)點(diǎn)的基巖上，或設(shè)在變形范圍以外。ZG200和ZG201，布設(shè)在該山體邊坡以外穩(wěn)定基巖上，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于被監(jiān)測(cè)的邊坡體上，布設(shè)在能反映監(jiān)監(jiān)測(cè)點(diǎn)ZG250一ZG255，布設(shè)在本邊坡體上。測(cè)對(duì)象變形明顯的部位?。邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)形設(shè)計(jì)，應(yīng)著重考慮現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)測(cè)條件，并且要以GPS網(wǎng)圖形構(gòu)成的基本概念及設(shè)計(jì)原則為基準(zhǔn)。目前，進(jìn)行山區(qū)邊坡變形監(jiān)測(cè)，一般在可能發(fā)生滑坡的影響區(qū)域以外選擇基準(zhǔn)點(diǎn)，在邊坡坡體上選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)，建立

5、三角網(wǎng)構(gòu)成監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。1．2GPS變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理模型GPS數(shù)據(jù)處理過(guò)程大致分為以下幾個(gè)階段：GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的傳輸、觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理、基線解算、GPS網(wǎng)圖2邊坡監(jiān)測(cè)網(wǎng)示意圖平差，以及變形分析等。GPS數(shù)據(jù)處理基本流程圖如圖1所示。2．3數(shù)據(jù)采集與處理2GPS山區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)例在2011年5月和8月，對(duì)該山區(qū)邊坡進(jìn)行了兩期1lO低溫建筑技術(shù)2013年第2期(總第176期)監(jiān)測(cè)。本次監(jiān)測(cè)采用合眾思狀E630GGPS接收機(jī)，用大的點(diǎn)為ZG25l，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形方向基本一致，所靜態(tài)相對(duì)定位的方法進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，基準(zhǔn)點(diǎn)的觀以該邊坡應(yīng)該采取防護(hù)措施，以免對(duì)山腳下居民造成

6、測(cè)利用2臺(tái)GPS接收機(jī)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)上利用6臺(tái)GPS接收危險(xiǎn)。機(jī)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)上觀測(cè)3個(gè)時(shí)段，每時(shí)段4h，監(jiān)測(cè)點(diǎn)上連表3第二期邊坡點(diǎn)位移精度續(xù)觀測(cè)2h。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，GPS比常規(guī)測(cè)量?jī)x器自動(dòng)化程度高，不需測(cè)量人員看守，所以跟傳統(tǒng)常規(guī)測(cè)量點(diǎn)名稱坐標(biāo)／raX軸誤；~／raraY坐標(biāo)／mY軸誤差／mra儀器監(jiān)測(cè)方法相比，極大地減輕了測(cè)量員的工作強(qiáng)度。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理采用合眾思狀GPS隨機(jī)軟件，首先將GPS接收機(jī)上的外業(yè)觀測(cè)數(shù)據(jù)下載存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)上，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)解算處理，具體外業(yè)數(shù)據(jù)解算主要包括以下步驟。(I)檢驗(yàn)閉合環(huán)。表l列出了兩期GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)的環(huán)閉合差精度，從表1中可知，經(jīng)空間

7、無(wú)約束平差后各項(xiàng)精度指標(biāo)都符合測(cè)量規(guī)范要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，從軟件生成的殘差圖可以看出觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，符合高精度邊坡變形監(jiān)測(cè)的要求。表1閉合環(huán)精度統(tǒng)計(jì)3結(jié)語(yǔ)本文討論了傳統(tǒng)邊坡監(jiān)測(cè)方法的缺陷，并通過(guò)實(shí)(2)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)平差。對(duì)兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行約束平例驗(yàn)證了GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，指出GPS技術(shù)代替?zhèn)鞑詈罂傻玫礁鞅O(jiān)測(cè)點(diǎn)每期的點(diǎn)位精度，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表統(tǒng)變形監(jiān)測(cè)方法可以滿足邊坡位移監(jiān)測(cè)的要求，采用2和表3所示。GPS技術(shù)進(jìn)行山區(qū)滑坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，具有可操作性得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位精度，如表2和表3所示。更強(qiáng)、精度更高、不受氣候條件約束以及高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，能夠?yàn)轭A(yù)測(cè)邊坡變形提供

8、更可靠的監(jiān)測(cè)資表2第一期邊坡點(diǎn)位移精度