GPS在滑坡監(jiān)測中的應用

張國起

（河北省地礦局國土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

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GPS在滑坡監(jiān)測中的應用

張國起

（河北省地礦局國土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

摘 要：滑坡是我國比較常見的地質(zhì)災害，對當前的人們的生活和財產(chǎn)帶來了很大的威脅，所以必須要加強對于滑坡的監(jiān)測和預防。GPS定位技術作為一項全天候、自動化、靈活便捷的三維定位系統(tǒng)，為滑坡監(jiān)測提供了便利。本文就山西省靈丘縣唐河水庫段陜京管道對GPS技術在滑坡監(jiān)測中的應用做出探究，并由我中心對勘探所在地進行1∶200地形圖測繪，對滑坡體在勘察施工期間進行變形監(jiān)測。

關鍵詞：GPS滑坡監(jiān)測；基準點；測量

0. 前言

為了預防滑坡事故，我們需要獲取滑坡體的變形信息。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式主要是通過群測群防獲取非重點滑坡的狀態(tài)信息，同時利用一般的監(jiān)測技術來得知滑坡的狀態(tài)信息。這種方式比較耗費人力物力。GPS技術則為中尺度以上的范圍監(jiān)測帶來了技術支持，這項技術日新月異，為大面積的滑坡動態(tài)監(jiān)測研究做出了突出貢獻。山西省靈丘縣唐河水庫段陜京管道地質(zhì)災害勘查工程位于山西省靈丘縣西約20km的東河南鎮(zhèn)韓於地村附近，地理坐標為東經(jīng)114°01′10″，北緯39°22′42″，南部有京原鐵路，北側緊鄰廣偏公路，測區(qū)海拔約1130m，屬山區(qū)地貌。在這個地段一旦發(fā)生滑坡事故就會給人們的生活帶來很大的損失，為了防止突發(fā)性互動，就需要建立起滑坡預防系統(tǒng)。

1. 滑坡監(jiān)測

1.1 滑坡監(jiān)測的重要性

滑坡作為比較嚴重的地質(zhì)災害，主要因為是無法事先準確預測出發(fā)生時間、地點和強度。正是由于這種突發(fā)性的特點，當前世界上的普遍作法是以防治為主，所以需要靠滑坡監(jiān)測來獲取數(shù)據(jù)作為預防依據(jù)。

1.2 滑坡外部變形監(jiān)測

滑坡外部變形監(jiān)測主要包括對于滑坡的表面位移監(jiān)測和深部位移監(jiān)測，這兩種監(jiān)測手段還可以相互驗證。滑坡表面唯一監(jiān)測是滑坡外部變形監(jiān)測的重點內(nèi)容，通過測量的數(shù)據(jù)可以獲取滑坡體位移量的大小、方向以及變形速率，這是監(jiān)測滑坡的重點，也是判斷滑坡是否穩(wěn)定的依據(jù)。

1.3 GPS自動化的特點介紹

GPS自動化監(jiān)測原理是利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計算機技術等實現(xiàn)在線獲取形變體的三維坐標。通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，來對形變體進行自動化判斷，具有很突出的優(yōu)點：

（1）不受環(huán)境干擾。

（2）不需要通視，適合野外實時監(jiān)測。

（3）數(shù)據(jù)比較同步，有利于作為判斷依據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)采集速度快，使用快捷。

（5）數(shù)據(jù)采集精度高。

（6）能夠全天監(jiān)測，節(jié)省人力。

正是由于GPS具有以上幾個顯著優(yōu)點，所以在滑坡監(jiān)測中得到了廣泛的應用，可以作為一項有效的監(jiān)測手段。另外，雖然GPS的大地高精度雖然比較差，但是其各點的高差還是有一定的價值的。因此，我們可以認為各點的大地高差值基本恒定，精度在毫米級，滿足三等水準的精度要求，可以滿足山體滑坡監(jiān)測垂直位移的精度，因此采用GPS方法進行觀測是可行的。

2. 監(jiān)測布設

2.1 監(jiān)測人員和設備

我中心共投入1個測量組4名技術人員，全站儀1臺，GPS接收機4臺，計算機1臺，惠普HPDesignJet500繪圖儀1臺，佳能i400噴墨打印機1臺；采用南方CASS2008地形地籍成圖軟件成圖，滑坡監(jiān)測采用南方測繪S86GPS接收機靜態(tài)觀測時間大于30分鐘。

2.2 平面控制測量

本測區(qū)采用1954年北京坐標系，高斯投影，3度分帶，中央子午線114°；高程系采用1956年黃海高程系統(tǒng)。首級平面控制測量采用唐河水電站測圖期間控制點GPS4、GPS5、GPS19及GPS2，經(jīng)現(xiàn)場踏勘檢查，標志完好，經(jīng)復核成果滿足成圖要求，可供利用，圖根控制測量采用GPSRTK測量。控制測量圖如圖1所示。

2.3 地形測量

監(jiān)測之前首先要檢查周圍環(huán)境，要求在檢測路段方圓兩公里內(nèi)沒有高壓線，沒有大功率電臺，地勢開闊，便于GPS衛(wèi)星信號的接收，提高檢測數(shù)據(jù)精度。

本測區(qū)地形圖測繪使用全站儀配合GPS-RTK進行數(shù)字化采集，內(nèi)業(yè)使用廣州CASS2008軟件成圖。成圖格式為廣州CASS2008-2004軟件的.dwg格式。地形圖基本等高距為0.5m，高程注記至0.01m。

測量時要找到基準點，本次測量選取各種建筑物、構筑物按地物和地面相交幾何圖形作為該建筑物的范圍線，即以建筑物墻基礎外角為準。施工期間以當?shù)亟ㄔO現(xiàn)狀為準，本測區(qū)內(nèi)的灌木林地均為標記植被符號。

2.4 數(shù)據(jù)處理

滑坡監(jiān)測采用GPS靜態(tài)觀測，基準點采用唐河水電站測圖期間控制點GPS4、GPS5及GPS19，由于基準點埋設時間較長，經(jīng)復測滿足監(jiān)測基準點要求。變形點布設6個，利用已有點位5個，新埋點位1個，新埋點位采用如下形式。

觀測采用4臺南方靈銳S86GPS接收機，靜態(tài)標稱精度為平面3mm+1PPm、高程5mm+1PPm，同步觀測時間大于30分鐘，由于勘查面積比較小，沉降觀測基線距離超短，給觀測平差帶來一定影響，再就是施工工期較短，觀測周期短，期間為2011年1月1日至2011年1月25日，給滑坡的位移速率評價帶來一定難度。結合以上測量結果，統(tǒng)計并整理數(shù)據(jù)得到沉降量的折線圖如圖2所示。

2.5 結果分析

從監(jiān)測結果看，滑坡體位移量比較大，速率較快，建議進一步加強監(jiān)測，采取治理措施，防止事故發(fā)生。結合當前的天氣、水文、地質(zhì)等情況可以得知，滑坡近期的變形主要原因在于最近暴雨條件下降水量過大，使得滑坡的總體重量增加，但是其基巖透水性差，這就使得雨水大量富集土體逐漸軟化，滑坡體強度逐漸降低，容易變形形成滑面。

表1 GPS6號點根據(jù)收集到資料從開挖前到2011年1月25日位移量

結論

滑坡的監(jiān)測是一項長期的工作，通過在監(jiān)測中應用GPS技術能夠有效地減少測量誤差，給監(jiān)測工作帶來了很大的便捷。本文通過分析了在進行滑坡變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集時應用GPS技術，并對數(shù)據(jù)進行處理，通過分析數(shù)據(jù)得到滑坡變形的現(xiàn)狀。當前，由于受到氣候、固體潮、電離層等影響，GPS監(jiān)測還存在著一些尚需解決的問題，這就需要我們操作人員還要繼續(xù)進行技術改革，探究出一套精度更加高的、便捷的、受環(huán)境影響的技術。隨著科學技術的發(fā)展以及GPS應用領域的不斷拓展，GPS技術必然將會在變形監(jiān)測方面上廣泛應用起來。通過更加科學的監(jiān)測工作，利用更加便捷的方式，將會大大減少測量人員的危險系數(shù)，增加對滑坡預測的準確度，降低因為滑坡給人們造成的危害。

參考文獻

［1］張清志，鄭萬模，劉宇平.GPS在滑坡監(jiān)測中的應用-以四川省丹巴縣亞喀則滑坡為例［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2010（1）：88.

［2］林昊，范景輝，洪友堂.單頻靜態(tài)GPS在滑坡監(jiān)測中的高程精度分析［J］.國土資源遙感，2014（2）：123.

中圖分類號：P258

文獻標識碼：A