GNSS在山體滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

于軍

（新疆哈密新智源水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，新疆 哈密839000）

1 目前山體滑坡監(jiān)測(cè)的工序

首先是在不穩(wěn)定的山體上建造變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)，隨后是對(duì)變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)初始值進(jìn)行觀測(cè)，最后定期對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行分析，確定山體滑坡的位移值及速率，從而預(yù)測(cè)山體是否會(huì)發(fā)生滑坡或塌方。

由于國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)都是沿國(guó)道測(cè)定的，山區(qū)公路距離國(guó)道都比較遠(yuǎn)，導(dǎo)致初始值觀測(cè)比較煩瑣。通過(guò)對(duì)GNSS 測(cè)量技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)GNSS 具有同、異步環(huán)好的優(yōu)點(diǎn)，可以利用這一點(diǎn)對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 采用GNSS 測(cè)量方法對(duì)山體滑坡監(jiān)測(cè)的可行性論證

由于長(zhǎng)期從事水庫(kù)變形監(jiān)測(cè)工作，而水庫(kù)變形監(jiān)測(cè)最常用的方法便是GNSS 測(cè)量方法，因此，對(duì)克拉瑪依白楊河庫(kù)變形監(jiān)測(cè)的GNSS 數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的大地高的差值是一定值，分析情況如表1所示。

上述研究認(rèn)為，采用GNSS 測(cè)量方法進(jìn)行山體滑坡監(jiān)測(cè)可行，為此將本次山體滑坡監(jiān)測(cè)方案確定為采用GNSS 測(cè)量方法進(jìn)行觀測(cè)。

表1 克拉瑪依白楊河水庫(kù)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)工作基準(zhǔn)點(diǎn)TB03 的高差統(tǒng)計(jì)表

3 GNSS 監(jiān)測(cè)山體位移技術(shù)的實(shí)例

3.1 山體滑坡監(jiān)測(cè)的周圍環(huán)境

山體滑坡路段方圓2km 內(nèi)沒(méi)有高壓線，沒(méi)有大功率電臺(tái)，地勢(shì)開(kāi)闊，便于GPS 衛(wèi)星信號(hào)的接收，有利于GNSS 觀測(cè)，為提高GNSS 觀測(cè)精度提供了有利的條件。

3.2 GNSS 測(cè)量與數(shù)據(jù)處理

監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)為二等GNSS 網(wǎng)，采用目前較先進(jìn)的Trimble R9 net 雙頻GNSS 接機(jī)（標(biāo)稱精度3mm+0.5ppm×D）進(jìn)行施測(cè)。GNSS 數(shù)據(jù)的處理，基線解算采TBC 軟件，用廣播星歷對(duì)基線進(jìn)行處理。處理完成后，及時(shí)對(duì)復(fù)測(cè)基線差值、同步環(huán)、異步環(huán)閉合差進(jìn)行檢查，確定精度合格后，導(dǎo)出基線，進(jìn)行三維無(wú)約束平差，得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的大地高。

4 山體滑坡變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析

4.1 基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性的分析

山體滑坡監(jiān)測(cè)共觀測(cè)四次，觀測(cè)間隔為1 個(gè)月，每次觀測(cè)均采用GNSS 對(duì)三基準(zhǔn)點(diǎn)大地高差值進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可見(jiàn)，四次觀測(cè)三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)間高差的差值均在3mm 以內(nèi)，高差同步環(huán)差值在3mm 以內(nèi)。說(shuō)明三個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)位置關(guān)系沒(méi)有發(fā)生變化，基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定可靠。

4.2 山體滑坡變形監(jiān)測(cè)平差結(jié)果的分析

四次變形監(jiān)測(cè)平差結(jié)果的統(tǒng)計(jì)如表3所示。由表3可知，四次觀測(cè)平差結(jié)果都在限差的一半以內(nèi)，說(shuō)明每次GNSS 測(cè)量外業(yè)完成的較好，測(cè)量精度高，方法先進(jìn)，應(yīng)當(dāng)大力推廣。

5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降位移的統(tǒng)計(jì)與分析

結(jié)合以上四次測(cè)量成果，統(tǒng)計(jì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)T03 大地高的差值如表4所示。

假定2019年5月1日觀測(cè)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)T03 大地高差值為初始值，計(jì)算各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量值如表5所示。

結(jié)合表5的數(shù)據(jù)繪制各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量位移過(guò)程線圖，由圖可知監(jiān)測(cè)點(diǎn)JD1、JD2、JD3、JD4、JD5 沉降較小，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)滑坡；監(jiān)測(cè)點(diǎn)JD6、JD7、JD8 沉降較為嚴(yán)重，及時(shí)反饋業(yè)主，并得到了政府相關(guān)部門重視，在2019年中旬雨季到來(lái)時(shí)及時(shí)疏散了群眾。雖然本次滑坡區(qū)域不大，沒(méi)有威脅到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，但及時(shí)預(yù)警為今后工作奠定了良好的基礎(chǔ)。本文由于篇幅原因只列出了比基準(zhǔn)點(diǎn)高的監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量計(jì)算情況。

表2 基準(zhǔn)點(diǎn)大地高差值及高差同步環(huán)檢查表

表3 二等GNSS 網(wǎng)歷次觀測(cè)精度統(tǒng)計(jì)表

表4 四次觀測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)T03 大地高差值統(tǒng)計(jì)表 （單位：mm）

表5 四次觀測(cè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量 （單位：mm）

圖1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)沉降量過(guò)程線圖

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)北斗系統(tǒng)的發(fā)展，采用GNSS 對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)的成本大幅降低，而且應(yīng)用GNSS 方法對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有操作簡(jiǎn)單、精度較高等特點(diǎn)。隨著科學(xué)的發(fā)展，若能將無(wú)線傳輸與遙控太陽(yáng)能電池板與GNSS 相結(jié)合，對(duì)山體等危險(xiǎn)源進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將大大減少測(cè)量人員的危險(xiǎn)系數(shù)，使用前景廣闊，值得推薦，同時(shí)，也可以從沉降速率角度對(duì)滑坡體進(jìn)行預(yù)警。