GPS在山體滑坡監(jiān)測中應(yīng)用探討

王鵬

摘要：山體滑坡對于山區(qū)而言，是比較常見的地質(zhì)災(zāi)害，對當?shù)厝嗣竦纳柏敭a(chǎn)安全，形成嚴重的威脅，工程設(shè)施遭到破壞，影響到居民正常的生產(chǎn)建設(shè)和基本的工作生活，并且給當?shù)亟?jīng)濟帶來巨大損失。因此加強對山體滑坡變形的監(jiān)測意義重大，目前對山體變形監(jiān)測的方法也比較多，而GPS技術(shù)的運用更加完善監(jiān)測系統(tǒng)，利于做好山體滑坡變形的監(jiān)測工作。

關(guān)鍵詞：GPS;山體滑坡;監(jiān)測;應(yīng)用

山體滑坡誘發(fā)因素較多，產(chǎn)生山體滑坡的主要原因：一是地理因素;二是人為因素。地理因素主要是由于當?shù)氐膸r土類型、地質(zhì)構(gòu)造條件、地形地貌、水文地質(zhì)較容易產(chǎn)生山體滑坡現(xiàn)象。人為因素主要是因為人類數(shù)量的增加，生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷擴大，一些大型建筑的竣工以及一些無節(jié)制的地質(zhì)開采破壞了當?shù)氐牡乩斫Y(jié)構(gòu)，影響了山體滑坡產(chǎn)生的條件因素，從而誘發(fā)滑坡。復雜的地理因素對于前期的監(jiān)測考察工作也帶來諸多的不便，耗費的時間較久，工程量比較大，而對于人為因素的產(chǎn)生大多是不可控制和預防的，因此山體滑坡變形的監(jiān)測工作較難進行，監(jiān)測工作往往比較復雜，準確度不高。總而言之，產(chǎn)生山體滑坡的原因的多方面的，做好山體滑坡變形的監(jiān)測工作刻不容緩。

1GPS對于山體滑坡監(jiān)測的應(yīng)用

經(jīng)濟的飛速發(fā)展，帶動著社會日新月異的變化，越來越多的大型工程建筑破土而出，所以變形監(jiān)測工作的重要性也逐漸體現(xiàn)，目前我國變形監(jiān)測技術(shù)一般包括如下四部分。

第一：常規(guī)大地測量，是采用經(jīng)緯儀、水準儀、測距儀、全站儀等常規(guī)儀器測定點的變形值，其優(yōu)點是：1）能夠提供變形體整體的變形狀態(tài);2）適用于不同的監(jiān)測精度要求、不同形式的變形體和不同的監(jiān)測環(huán)境;3）可以提供絕對變形信息[1]。但是因為受到地形的影響，監(jiān)測的工作量較大，很難達到自動化監(jiān)測的目的。

第二：特殊測量手段有應(yīng)變測量、傾斜測量和準直測量，測量過程還是比較簡易化，在一定的情況下可以進行自動化監(jiān)測，并且可以對山體變形體內(nèi)部進行監(jiān)測，但是由于其特殊性的測量手段，提供的監(jiān)測信息相對來說是比較局部，無法獲取全面的地質(zhì)信息。

第三：攝影測量技術(shù)包括地面以及航天攝影，在近10年廣泛運用到隧道、橋梁、滑坡、大壩、高層建筑變形監(jiān)測等項目上，并且在高層建筑和山體滑坡等變形監(jiān)測中取得比較成功效果，應(yīng)用前景良好。但是由于攝影測量技術(shù)對距離要求不能過遠，并且例如航空攝影測量所需要的一系列的儀器設(shè)備許多測量部門配備不齊，普及度不夠。

第四：GPS測量與傳統(tǒng)測量方法的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在六點。①：測量精準高度高，明顯高于一般的常規(guī)檢查;②：無需通視監(jiān)測，可以根據(jù)監(jiān)測的山體對點位進行調(diào)整，使得監(jiān)測工作更加靈活;③：耗時短，一般靜態(tài)定位每站在20min左右，動態(tài)定位只需1∽2S;④：自動化程度高，容易操作，GPS接收機越趨于智能化，自動化，觀測人員在簡單了解過后就能使用;⑤：不受天氣、時間因素影響，目前GPS衛(wèi)星數(shù)目眾多，分布面積較廣，可以適應(yīng)全天候作業(yè);⑥：三維坐標精確，對測站點的三維坐標可以精確的測量。

現(xiàn)代化測繪儀器的出現(xiàn)和3S技術(shù)及計算機軟、硬件技術(shù)的進步，變形監(jiān)測正向數(shù)據(jù)采集自動化、內(nèi)外業(yè)處理一體化和變形分析的綜合化等方向發(fā)展，而目前現(xiàn)有變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)來源單一、模型間單一、模型簡單，不能完全符合各種變形監(jiān)測[2]。全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GPS）的應(yīng)用對山體滑坡變形監(jiān)測是一場深刻的技術(shù)革命，以其精準度高、操作靈活、易自動化等特點對山體滑坡變形監(jiān)測工作做出巨大貢獻。GPS技術(shù)能夠有效的監(jiān)測到地殼的形變以及板塊的運動，并且在重復的觀測下，得出中國地殼水平運動的非均勻性，西強東弱，西北地區(qū)地殼運動呈現(xiàn)南北向縮短、東西向伸展、有明顯體塊是受到印度板塊強烈沖擊所導致等重要結(jié)論。

GPS地形測量作業(yè)模式有絕對定位（單點定位）和相對定位（差分定位）模式、靜態(tài)定位和動態(tài)定位模式等[3]。動態(tài)定位一般是對圖根控制和碎部測量，靜態(tài)定位多用于高等級控制。也是因為GPS在靜態(tài)相對定位中，具有高精度、自動化、專業(yè)化、全天候、無需通試等優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸代替了以往采用的三角、三邊、邊角等誤差較大的方法，對于遠程監(jiān)測的不便也得到了很好的解決。隨著，GPS技術(shù)在理論上完善，實踐上改進，日后的山體滑坡變形監(jiān)測必然是趨于簡單化，高效化。

2規(guī)避GPS測量中產(chǎn)生的誤差

影響GPS測量精度的因素有很多，如衛(wèi)星星歷、對流層折射、電力層折射、多路徑效應(yīng)、基準站坐標、解算軟件、數(shù)學模型等[4]。當我們利用GPS進行定位的時候，上述條件的變更影響到測距數(shù)值的變化，誤差會是10m甚至也可以超過100m。在進行監(jiān)測過程中必須要把這些影響因素全部考慮進去，盡量增加定位的精準度，消除GPS在山體滑坡變形監(jiān)測中產(chǎn)生的誤差。

為了更好的發(fā)揮GPS在山體滑坡變形監(jiān)測中的作用，對于電離層和對流層之間所產(chǎn)生的誤差，考慮到這兩個地點相近，得到的誤差參數(shù)比較接近，可以利用求差法進行消除;采用國際GPS服務(wù)（1GS）站上的精密星歷解決衛(wèi)星星歷的影響;而對于鐘差、性對論效應(yīng)，對使用模式進行一定的改正，就能得到很好的效果?？煽乜刹煊X的因素盡量做好前期工作，對于偶然產(chǎn)生的因素，通過理論和公式也一時無法消除，我們只能根據(jù)其對測量目標產(chǎn)生的影響進行研究，從而改善監(jiān)測的精準度。

數(shù)據(jù)處理在滑坡GPS監(jiān)測過程中是一項關(guān)鍵的步驟，總所周知單基線解算的算法簡單，但是由于其解算結(jié)果無法反映同步基線間的誤差相關(guān)的特性，不利于后面的網(wǎng)平差處理，一般只用在普通等級GPS網(wǎng)的測量中：多基線解算由于在基線解算時估計了同步貫徹基線間的誤差相關(guān)特性，因此在理論上是嚴密的[5]。換接器時鐘的穩(wěn)定性不足，為了在在實際測量中接換器的使用方便，選用優(yōu)質(zhì)時鐘晶振，計算好換接的頻率以及GPS接受采樣的頻率，并且對接換器加入定期可以讀取GPS星歷數(shù)據(jù)校準的時鐘功能。

3結(jié)語

山體滑坡監(jiān)測是長期性的工作，關(guān)系著人們的生產(chǎn)建設(shè)和日常工作生活能否正常進行，社會的基礎(chǔ)設(shè)施能否保存完善，個人的生命和財產(chǎn)安全能否得到保障。而山體滑坡變形監(jiān)測技術(shù)也得到不斷的完善和改進，GPS技術(shù)在山體滑坡變形監(jiān)測中的運用就很好的體現(xiàn)了這一點，目前對山體滑坡變形監(jiān)測的工作不受天氣限制，全面實現(xiàn)自動化工作，極大的提高了監(jiān)測結(jié)果的精準度。GPS技術(shù)在山體滑坡監(jiān)測中的前景一片看好，發(fā)揮GPS技術(shù)的優(yōu)勢，做好對地質(zhì)災(zāi)害的全面監(jiān)測，做好減災(zāi)防災(zāi)工作。

參考文獻

[1]王偉垣，芻議GPS技術(shù)在山體滑坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2013（19）

[2]田雷波，GPS變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究.2011（18）

[3]王登德，馮宇克，王軍，淺談數(shù)字化地形測量中GPS技術(shù)的運用[J].吉林地質(zhì).2012（3）

（作者單位：西寧市測繪院）