GPS在滑坡監測中的應用

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災害，對當前的人們的生活和財產帶來了很大的威脅，所以必須要加強對于滑坡的監測和預防。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，為滑坡監測提供了便利。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測。

關鍵詞：GPS滑坡監測；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。傳統的監測方式主要是通過群測群防獲取非重點滑坡的狀態信息，同時利用一般的監測技術來得知滑坡的狀態信息。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監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災害勘查工程位于山西省靈丘縣西約20km的東河南鎮韓於地村附近，地理坐標為東經114°01′10″，北緯39°22′42″，南部有京原鐵路，北側緊鄰廣偏公路，測區海拔約1130m，屬山區地貌。在這個地段一旦發生滑坡事故就會給人們的生活帶來很大的損失，為了防止突發性互動，就需要建立起滑坡預防系統。

1. 滑坡監測

1.1 滑坡監測的重要性

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

1.2 滑坡外部變形監測

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

1.3 GPS自動化的特點介紹

GPS自動化監測原理是利用GPS衛星定位系統、計算機技術等實現在線獲取形變體的三維坐標。通過實時數據監測，來對形變體進行自動化判斷，具有很突出的優點：

（1）不受環境干擾。

（2）不需要通視，適合野外實時監測。

（3）數據比較同步，有利于作為判斷依據。

（4）數據采集速度快，使用快捷。

（5）數據采集精度高。

（6）能夠全天監測，節省人力。

正是由于GPS具有以上幾個顯著優點，所以在滑坡監測中得到了廣泛的應用，可以作為一項有效的監測手段。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. 監測布設

2.1 監測人員和設備

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，滑坡監測采用南方測繪S86GPS接收機靜態觀測時間大于30分鐘。

2.2 平面控制測量

本測區采用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。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，經現場踏勘檢查，標志完好，經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

監測之前首先要檢查周圍環境，要求在檢測路段方圓兩公里內沒有高壓線，沒有大功率電臺，地勢開闊，便于GPS衛星信號的接收，提高檢測數據精度。

本測區地形圖測繪使用全站儀配合GPS-RTK進行數字化采集，內業使用廣州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。施工期間以當地建設現狀為準，本測區內的灌木林地均為標記植被符號。

2.4 數據處理

滑坡監測采用GPS靜態觀測，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，經復測滿足監測基準點要求。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，統計并整理數據得到沉降量的折線圖如圖2所示。

2.5 結果分析

從監測結果看，滑坡體位移量比較大，速率較快，建議進一步加強監測，采取治理措施，防止事故發生。結合當前的天氣、水文、地質等情況可以得知，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

滑坡的監測是一項長期的工作，通過在監測中應用GPS技術能夠有效地減少測量誤差，給監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測的數據采集時應用GPS技術，并對數據進行處理，通過分析數據得到滑坡變形的現狀。當前，由于受到氣候、固體潮、電離層等影響，GPS監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進行技術改革，探究出一套精度更加高的、便捷的、受環境影響的技術。隨著科學技術的發展以及GPS應用領域的不斷拓展，GPS技術必然將會在變形監測方面上廣泛應用起來。通過更加科學的監測工作，利用更加便捷的方式，將會大大減少測量人員的危險系數，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，2010（1）：88.

［2］林昊，范景輝，洪友堂.單頻靜態GPS在滑坡監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