gps在卡拉滑坡體監(jiān)測(cè)中應(yīng)用

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1、GPS在卡拉滑坡體監(jiān)測(cè)中應(yīng)用　　摘要：GPS技術(shù)在變形測(cè)量領(lǐng)域有許多成功的應(yīng)用，在適當(dāng)條件下，它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)，能夠?qū)崟r(shí)提供高精度的三維坐標(biāo)。但是，對(duì)于視場(chǎng)狹窄衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重的峽谷地區(qū)，如何利用GPS進(jìn)行高精度變形測(cè)量，還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行探討。文中結(jié)合雅礱江卡拉電站滑坡變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程，探討該項(xiàng)目中GPS變形測(cè)量方案的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理過(guò)程，結(jié)果表明監(jiān)測(cè)精度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,并與鉆孔地下測(cè)斜的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了GPS觀測(cè)方法的可行性。關(guān)鍵詞：滑坡監(jiān)測(cè)；GPS；變形基準(zhǔn)中圖分類(lèi)號(hào)：P228.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：卡拉水電站工程區(qū)位于

2、四川省涼山州木里縣雅礱江中游河段內(nèi)，為雅礱江干流兩河口至江口段梯級(jí)開(kāi)發(fā)11級(jí)中的第6級(jí)。地質(zhì)資料表明該江段兩側(cè)山體存在5個(gè)巨型滑坡體，沿江長(zhǎng)度超過(guò)106km，這5個(gè)滑坡體的穩(wěn)定性直接影響到壩址的選擇，因此，在預(yù)可研階段必須進(jìn)行滑坡體地表變形測(cè)量，從而確定最佳的壩址。利用傳統(tǒng)的大地測(cè)量手段進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)，一直被廣泛采用，并取得了許多成功經(jīng)驗(yàn)。由于測(cè)區(qū)地理?xiàng)l件的限制，全站儀和精密水準(zhǔn)儀難以發(fā)揮作用，故決定采用GPS實(shí)施滑坡變形測(cè)量。GPS在變形測(cè)量領(lǐng)域近年來(lái)已有許多應(yīng)用，特別是對(duì)于大壩的變形測(cè)量，利用GPS建立全天候連續(xù)自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠得到高

3、精度的三維變形量。1.方案設(shè)計(jì)參照滑坡變形測(cè)量的技術(shù)要求，結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況，最終確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的精度要求為±3mm，按照基準(zhǔn)網(wǎng)與監(jiān)測(cè)網(wǎng)兩級(jí)布設(shè)，基準(zhǔn)網(wǎng)覆蓋全部滑坡地區(qū)，且每個(gè)滑坡體周?chē)荚O(shè)3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所有點(diǎn)位均埋設(shè)測(cè)量墩，采用強(qiáng)制對(duì)中裝置，測(cè)量墩上設(shè)置天線指向標(biāo)志。為減少儀器誤差的影響，對(duì)于每個(gè)點(diǎn)只用同一臺(tái)儀器進(jìn)行觀測(cè)，天線指向與標(biāo)志對(duì)齊，精密測(cè)量天線高。由于滑坡監(jiān)測(cè)的目的是監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的變化量，而不需要同國(guó)家坐標(biāo)系發(fā)生聯(lián)系，因此各期坐標(biāo)和變形量的表示均采用獨(dú)立坐標(biāo)系，用大地高代替正常高。1.1基準(zhǔn)網(wǎng)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)網(wǎng)包含6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)置在滑坡變形區(qū)外

4、的基巖上，南北兩個(gè)點(diǎn)I101與I106間距l(xiāng)0.5km，基準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)如圖1所示網(wǎng)形。全網(wǎng)由12條獨(dú)立基線構(gòu)成，考慮到交通與測(cè)量人員的食宿問(wèn)題，每條基線觀測(cè)兩個(gè)時(shí)段，每時(shí)段長(zhǎng)5h，采樣間隔10S，衛(wèi)星截止角15°。為提高基線解算精度，位于測(cè)區(qū)中間的I103點(diǎn)連續(xù)觀測(cè)24h，并與附近IGS連續(xù)運(yùn)行參考站進(jìn)行聯(lián)合解算，求得I103點(diǎn)在WGS一84坐標(biāo)系下高精度的地心坐標(biāo)。1.2監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)6測(cè)區(qū)的5個(gè)滑坡體上共計(jì)布設(shè)了36個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并按照滑坡體劃分為5個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，每個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)中包含有3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)點(diǎn)按一個(gè)時(shí)段觀測(cè)，每時(shí)段2h，采樣間隔為1

5、0s，衛(wèi)星截止角15°。每個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)觀測(cè)時(shí)，兩臺(tái)GPS接收機(jī)分別安置在兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上。2.GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)處理2.1基準(zhǔn)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理基準(zhǔn)網(wǎng)解算時(shí)固定I103點(diǎn)的地心坐標(biāo)，采用隨機(jī)軟件和IGS精密星歷，經(jīng)同步環(huán)與異步環(huán)檢驗(yàn)合格后，利用獨(dú)立基線固定I103點(diǎn)的地心坐標(biāo)進(jìn)行自由網(wǎng)平差，得到各基準(zhǔn)點(diǎn)在WGS-84下的坐標(biāo)，并以I103點(diǎn)概略經(jīng)度為中央子午線進(jìn)行投影，各基準(zhǔn)點(diǎn)精度如表1所示。由表1可知，基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)平面和高程坐標(biāo)精度達(dá)到了2mm，滿足了設(shè)計(jì)要求?；鶞?zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性是關(guān)系到所求的變形量是否合理的關(guān)鍵，因此，對(duì)各期基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)該進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)，如果檢驗(yàn)通過(guò)，

6、則都采用第一期基準(zhǔn)網(wǎng)平差結(jié)果作為變形量的基準(zhǔn)，如果基準(zhǔn)網(wǎng)中某些點(diǎn)發(fā)生了變動(dòng)，則在變形量中應(yīng)該扣除這一部分，從而使所得到的變形量與實(shí)際變形量相一致。本項(xiàng)目采用經(jīng)典的平均問(wèn)隙法對(duì)目前完成的兩期基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行了檢驗(yàn)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)網(wǎng)有顯著的變形。表1基準(zhǔn)網(wǎng)網(wǎng)點(diǎn)的精度62.2監(jiān)測(cè)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理各個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理均分別進(jìn)行，每個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)在基線解算前，首先固定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)作為網(wǎng)的位置基準(zhǔn)，基線解算后在WGS84坐標(biāo)系下進(jìn)行自由網(wǎng)平差。由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)處于滑坡體上，選點(diǎn)的自由度較少，視場(chǎng)狹窄，衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重，基線處理時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)信號(hào)失鎖，對(duì)測(cè)量精度造成了影響。從

7、自由網(wǎng)平差結(jié)果來(lái)看，監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量精度在3mm左右。理論和實(shí)踐都已證明，采用GPS進(jìn)行變形測(cè)量時(shí)，僅僅統(tǒng)一網(wǎng)的位置基準(zhǔn)是不夠的，由于衛(wèi)星軌道誤差、大氣折射等因素的影響，不同期觀測(cè)的GPS網(wǎng)在方位和尺度上也存在微量的變化，如果用每期的自由網(wǎng)平差結(jié)果直接比較來(lái)計(jì)算變形量，將含有方位和尺度變化的影響，無(wú)法求得正確的變形量。因此，在監(jiān)測(cè)網(wǎng)進(jìn)行自由網(wǎng)平差后，應(yīng)以首期基準(zhǔn)網(wǎng)平差結(jié)果為基準(zhǔn)，利用監(jiān)測(cè)網(wǎng)內(nèi)的3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)作為公共點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，統(tǒng)一各期的位置基準(zhǔn)、方位基準(zhǔn)和尺度基準(zhǔn)，從而求得合理的變形量?？ɡ娬净卤O(jiān)測(cè)草坪滑坡體上相鄰點(diǎn)H01、H02、H03的第七

8、期坐標(biāo)與首期坐標(biāo)比較如表2所示。從表2中可以看出，該滑坡體有向南下滑的趨勢(shì)。表2崗尖滑坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)H18監(jiān)測(cè)結(jié)果與監(jiān)測(cè)點(diǎn)附近的地下測(cè)斜孔HK77測(cè)斜結(jié)果（見(jiàn)圖1、圖2）