GNSS技术在滑坡监测中的应用研究.docx

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1、GNSS技术在滑坡监测中的应用研究摘要：滑坡是每个国家和地区都存在的地质灾害之一，每年造成的人身财产损失更是惨重。为防治滑坡，各国建立了变形监测系统，有效地预测和警示地质灾害相关信息。其中,GNSS技术不仅能实时、全过程、自动化地监测，而且精度较高，在滑坡变形监测中起到了关键作用。因此，该文在介绍滑坡和GNSS技术的基础上，探讨GNSS技术在滑坡监测中的应用流程和具体应用，以期优化滑坡变形中GNSS技术的监测预警作用，及时防治滑坡变形灾害。关键词：GNSS技术滑坡监测应用中图分类号：P642.22文献标识码：A文章编号：1672-3791(2022)05(a)-0000-00Applicati

2、onofGNSSTechnologyinLandslideMonitoringZHANGTinghao(LanzhouResourcesLandslide；Monitor；Application各型滑坡地质灾害引起的严重后果频频见诸报端，尤其距离滑坡发生地较近的居民、企业等，受灾情况更是让人心惊。为了降低滑坡地质灾害的发生频率，我国不断研究和投入使用相关预警技术，逐渐形成了较为成熟的预警系统，GNSS技术就是其中的重要组成部分。实践证明，其在监测和预防地质灾害方面效果显著，有力地保障了我国社会、经济等领域的效益。1滑坡及滑坡变形监测概述滑坡主要是指河流、地震等自然因素和相应的人为因素（如建造切

3、坡等），作用于斜坡上的岩石体、土质物或者是岩土混合物，再加上重力的影响，这些岩石和土层等整体或分散着从软弱层面向下滑动的一种地质现象1。防治滑坡，离不开变形监测技术，其能够敏感地捕捉到地质灾害可能发生的信息，然后做出预测和预报。具体来说，滑坡变形监测就是借助相应的测量设备设施和方法，不间断地、灵活地跟踪监测变形体的空间位置与时间特点，形成相应的数据并对其进行分析、运算，最终呈现出变形体可能发生的变化轨迹。在这个过程中，需要形成周期性观测，实时观察三维坐标（X,y,z）的变化，从而及时了解变形体是如何分布的，再基于多次观测所得数据，在对比中得出变形体的变化信息，综合分析预测滑坡可能出现的变形，便

4、于工作人员第一时间启动防护预案，防患于未然。现在，还未出现有效的技术或手段来完全杜绝滑坡地质灾害的发生，不过，随着变形监测技术逐渐成熟，其应用使得灾害的发生率大大降低。其能够相对准确地预测灾害何时发生，为防灾减灾过程中，人员的疏散,提供了宝贵的反应时间。近二三十年间，因变形监测技术及时发挥作用而避免了国家人民遭受人身财产损失的现实例子数不胜数，不过从根本上来说，只有形成群体性监测和防治格局，才能使滑坡防治的成功更有保障，而在这方面，人类仍然任重而道远。尤其是不少滑坡灾害是突发的，且造成的危害相当严重，这对于目前我国的理论研究界来说，还是个未攻破的大难关。一直以来，我国都尝试着用不同的方法对滑坡

5、进行实时监测,常用的方法有：利用地面倾斜盘来预测前期的滑坡出口；利用监测点桩来掌握中后部及出口裂缝的变化；发展情况，建立了监测点桩;利用机械点位以及电子记录来掌握后缘裂缝的变化；利用沉降式监测点来掌握地面沉降的情况；利用滑坡体上安装的钻孔斜侧孔来判断滑面的地点；利用地面全站仪监测站来实时掌握滑体的变化等。但每种方法都并非完美无缺的，比如：数据检测对人工依赖性比较强，需投入较大成本，且无法避免人为、环境等因素的影响；另外，数据在现场采集完之后，需要较长的时间才能送达数据处理中心,不能满足动态、高效率反馈的要求。FEB82C28-6EA0-4AD2-82AF-7369B51EC30A相比之下，GN

6、SS技术的综合优势非常明显，不仅可灵活、全过程。自动化监测，而且所得数据更为精准，具体来说就是：首先，其可以24小时不间断地工作；其次，其依托三维定位，位置、速度和时间精确度都要优于以往和其他技术；再次，其几乎覆盖了全球每个地区，每个时间点上都有4颗卫星在同时运作2；最后，仅需在观测点位置准确地放置接收机天线，天线周围放置上主机，其就可自动收集数据，然后再将其自动传送到数据研究中心。整个过程都是全自动化的，大大节省了人力，也有效地避免了人力因素的影响。因此，目前GNSS技术已成为滑坡监测的首要选择。2GNSS技术在滑坡监测中的操作流程GNSS技术对滑坡地质灾害进行监测预报，主要发生在地表位移中

7、，基本的操作流程如下：（1）修建GNSS基墩，然后安装设备。在站杆上固定太阳能板，将电源线置于合适位置并标记上。这个站杆主要是和基墩连接在一起，太阳能电池板的受光面固定在正南方，并将其和风机电源线穿过隐藏的管道，和GNSS站杆相连接，再在GNSS站杆上装上蓄电池和SIM卡，与GPRS天线、GNSS天线接通，送上电压，再为天线罩上罩并固定。（2）技术人员在设备中输入数据信息，形成监测系统，然后利用高效的设备仪器和技术方法等，使系统运作起来，并长期保持全天、全方位的地质监测工作状态。同时依据气象风险预报，在区域监测方法的支持下，进行叠加与耦合分析，做出预测评估，联合专家的商讨，而后根据预警预报信息

8、发布基本程序审批3,通过各类新媒体途径，将监测预警信息传达到相应的区域，便于其依此对灾害进行防治。3GNSS技术在滑坡监测中的具体应用一一以兰州东某湿陷性黄土滑坡为例3.1基于GNSS技术实现高精准定位一般高精度定位选择的是载波相位观测值方法，但这种方法在应用过程中，需要同时参考测码伪距观测值，这样才能避免周跳和整周模糊度造成的影响。对载波相位相对定位求差,一般通过将相位观测值来实现，通常采用的方法包括单差法、双差法以及三差法这3种。利用单差法，能够避免卫星钟误差、星历误差对结果的干扰，双差法也具有同等效果，除此之外还能避免接收机钟误差对结果的干扰，而三差法则能够避免周跳对结果的干扰。综合来看

9、，在监测和预报滑坡体变形情况方面，主要采用的是GNSS技术中的载波相位相对定位双差法。就拿兰州东某滑坡体的变形监测来说。如果周不存在高精度基准点，那么基线结算就基于IGS基准站点四个站点即BJFS、LHAZ、TWTF、CUSV24小时所得的观测数据，以及GP02、BX03、JZ02这3个基准点约6h的观测数据来完成。这3个基准点通过GAMIT/GLOBK软件完成坐标解算，同时对比于TBC软件解算结果，相比之下，在长大基线基线解算方面，GAMIT软件的优势更为明显。通过在滑坡体变形监测的基准点和监测点上分别安置8台彼卡GS18GNSS接收机,可验证GNSS技术是否能应用到滑坡体稳定性监测中，安装

10、时，基准点安装3台，监测点安装5台，同时监测点的装置要安装在出现明显滑坡体变形的地方。基线解算可通过Infinity软件实现，然后分析解算结果，得到该滑坡体监测网的基线解算精度，平面精度在0.39mm以下，高程精度在0.24mm以下，平面+高程精度的和在0.46mm以下。另外，也要完成对比解算，可通过TBC软件实现，自由网平差结果以及平差大地坐标高程误差均不能超过lmmo平面网格坐标东误差、北误差均为0,高程误差不能超过lmmoGNSS滑坡变形监测网进行GNSS静态布设过程中，8个监测网点通过二等水准测量技术完成水准测量，这样能够验证该监测网是否对高程变化（沉降观测）具有监测作用。水准监测网与

11、GNSS监测网高程的差，发生在BM11点，不超过5mm。在每条基线上，GNSS网基线解算的高度增量对比于二等水准测量的高度增量，能够发现基线BM11-BM09的最大值，即9mni。综合分析可知，对于变形量为厘米级的沉降观测来说，应用GNSS变形监测网是可行的。3.2基准点及基准网应合理选择滑坡变形监测受监测点及监测网点的极大影响。应先综合判断与目标滑坡体有关的一切情况，包括地形、地质、变性特征、滑坡规模和各种滑坡类型监测网的应用标准等，然后确定要选用的合适的监测网型。在兰州东某湿陷性黄土滑坡中,要考虑的相关情况包括滑坡的规模，所在位置的地质和地形条件以及发育机制、变形情况和仪器设备等，将3个彼

12、此通视的基准点安排在变形体外，基于常用的仪器实时监测，能够判断3个基准点相对位置是否是稳定的。一般要设置8个监测点，而监测的重点区域之一就是蠕滑-拉裂型滑坡的后缘，所以要将3个监测点分别设置在滑坡体的后缘区域的合适位置，再将2个监测点设置在其两侧。另外，还要将1个监测点设置在滑坡体中间，并且再在前端设置2个监测点,这样能够监测滑坡体的传递情况。4GNSS技术在滑坡监测中的应用趋势滑坡地质灾害监测的研究和应用涉及多个学科和方面，同时在研究及技术的不断完善、成熟之下，其在当前自动化的基础上，也有可能逐渐向智能化方向发展，与物理、电子、气象、地质等学科和技术建立更密切的联系4,形成一个综合性的监测预

13、警系统。要实现GNSS技术与滑坡监测的结合的长足发展，首先要明确当下该方面存在的一些问题，结合笔者的研究实践，发现GNSS技术应用于滑坡监测中仍有待进一步解决的问题主要有。(1)如果滑坡体周围未出现已知基准点坐标数据，那么长大基线数据解算可以IGS基准站点数据为基础，利用GAMIT/GLOBK软件来进行，就可得到滑坡体监测3个基准点的坐标。需要说明的是，3个基准点的确定，应注意以下问题：整个山体滑动会引发的结果、基准点服务于后期高精度全站仪监测，基准点和监测点相互通视，同时视距必须适当等。可通过在滑坡体前的建筑物顶部安装全站仪监测点来解决这些问题。但在建筑物和滑坡体相隔不远的情况下，当建筑物存

14、在变形，同时山体滑动时基准点也出现了滑动，就无法保证基准点的稳定。(2)当前大部分的研究，多以GNSS技术在滑坡表面位移监测中的应用为主，但在土层达到一定厚度的地区，仅监测滑坡表面位移明显较为片面。建议监测有一定厚度的土层的滑坡，在GNSS监测点的设置上做深桩基，以监测地下深部变形情况和有关于滑坡的物理量(声发射监测，应力、应变监测，深部横向推力监测等)，并且还要监测有关于滑坡体变形的所有方面，包括地下水动态、地表水动态、水质动态、气象、地震以及人类工程活动等5-6。5结语在多年探索和实践中，GNSS技术已经发展为对滑坡进行监测和预警的成熟技术之一，实时、全面、全方位、精度高、简便易操作且自动

15、化的应用优势明显，再加上北斗系统的日渐发达，有效节省了GNSS技术监测滑坡的成本，因此GNSS技术在滑坡监测及预警中得到广泛应用。随着研究的深入和相关技术的大力支持，GNSS技术将进一步结合更多有利学科和技术，解决现存问题，在滑坡监测中发挥更突出的作用，充分保障我国公民及财产免受损害，创造可观的社会效益和经济效益。参考文献1张霆浩.基于GNSS的滑坡体监测与预报D.兰州：兰州交通大学，2022.2徐子一，邓永煌，董志鸿.GNSS技术在滑坡监测与预警系统中的应用J.四川水泥，2022(5)：149.刘康丽.基于范围划分的区域大气污染联防联控机制优化研究以长三角27地级市为例D.杭州：浙江工业大学，2022.4于军.GNSS在山体滑坡监测中的应用J.中小企业管理与科技,2022(30)：148-149.5王振康.超大采高综放开采覆岩一复合结构动态响应及水害预警D.徐州：中国矿业大学，2022