GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張國(guó)起

（河北省地礦局國(guó)土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

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GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

張國(guó)起

（河北省地礦局國(guó)土資源勘查中心，河北 石家莊 050081）

摘 要：滑坡是我國(guó)比較常見的地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)當(dāng)前的人們的生活和財(cái)產(chǎn)帶來了很大的威脅，所以必須要加強(qiáng)對(duì)于滑坡的監(jiān)測(cè)和預(yù)防。GPS定位技術(shù)作為一項(xiàng)全天候、自動(dòng)化、靈活便捷的三維定位系統(tǒng)，為滑坡監(jiān)測(cè)提供了便利。本文就山西省靈丘縣唐河水庫(kù)段陜京管道對(duì)GPS技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用做出探究，并由我中心對(duì)勘探所在地進(jìn)行1∶200地形圖測(cè)繪，對(duì)滑坡體在勘察施工期間進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。

關(guān)鍵詞：GPS滑坡監(jiān)測(cè)；基準(zhǔn)點(diǎn)；測(cè)量

0. 前言

為了預(yù)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(cè)方式主要是通過群測(cè)群防獲取非重點(diǎn)滑坡的狀態(tài)信息，同時(shí)利用一般的監(jiān)測(cè)技術(shù)來得知滑坡的狀態(tài)信息。這種方式比較耗費(fèi)人力物力。GPS技術(shù)則為中尺度以上的范圍監(jiān)測(cè)帶來了技術(shù)支持，這項(xiàng)技術(shù)日新月異，為大面積的滑坡動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究做出了突出貢獻(xiàn)。山西省靈丘縣唐河水庫(kù)段陜京管道地質(zhì)災(zāi)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(biāo)為東經(jīng)114°01′10″，北緯39°22′42″，南部有京原鐵路，北側(cè)緊鄰廣偏公路，測(cè)區(qū)海拔約1130m，屬山區(qū)地貌。在這個(gè)地段一旦發(fā)生滑坡事故就會(huì)給人們的生活帶來很大的損失，為了防止突發(fā)性互動(dòng)，就需要建立起滑坡預(yù)防系統(tǒng)。

1. 滑坡監(jiān)測(cè)

1.1 滑坡監(jiān)測(cè)的重要性

滑坡作為比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，主要因?yàn)槭菬o法事先準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。正是由于這種突發(fā)性的特點(diǎn)，當(dāng)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(cè)來獲取數(shù)據(jù)作為預(yù)防依據(jù)。

1.2 滑坡外部變形監(jiān)測(cè)

滑坡外部變形監(jiān)測(cè)主要包括對(duì)于滑坡的表面位移監(jiān)測(cè)和深部位移監(jiān)測(cè)，這兩種監(jiān)測(cè)手段還可以相互驗(yàn)證。滑坡表面唯一監(jiān)測(cè)是滑坡外部變形監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)內(nèi)容，通過測(cè)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(cè)滑坡的重點(diǎn)，也是判斷滑坡是否穩(wěn)定的依據(jù)。

1.3 GPS自動(dòng)化的特點(diǎn)介紹

GPS自動(dòng)化監(jiān)測(cè)原理是利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)在線獲取形變體的三維坐標(biāo)。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，來對(duì)形變體進(jìn)行自動(dòng)化判斷，具有很突出的優(yōu)點(diǎn)：

（1）不受環(huán)境干擾。

（2）不需要通視，適合野外實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

（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(cè)，節(jié)省人力。

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

2. 監(jiān)測(cè)布設(shè)

2.1 監(jiān)測(cè)人員和設(shè)備

我中心共投入1個(gè)測(cè)量組4名技術(shù)人員，全站儀1臺(tái)，GPS接收機(jī)4臺(tái)，計(jì)算機(jī)1臺(tái)，惠普HPDesignJet500繪圖儀1臺(tái)，佳能i400噴墨打印機(jī)1臺(tái)；采用南方CASS2008地形地籍成圖軟件成圖，滑坡監(jiān)測(cè)采用南方測(cè)繪S86GPS接收機(jī)靜態(tài)觀測(cè)時(shí)間大于30分鐘。

2.2 平面控制測(cè)量

本測(cè)區(qū)采用1954年北京坐標(biāo)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(jí)平面控制測(cè)量采用唐河水電站測(cè)圖期間控制點(diǎn)GPS4、GPS5、GPS19及GPS2，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘檢查，標(biāo)志完好，經(jīng)復(fù)核成果滿足成圖要求，可供利用，圖根控制測(cè)量采用GPSRTK測(cè)量。控制測(cè)量圖如圖1所示。

2.3 地形測(cè)量

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

本測(cè)區(qū)地形圖測(cè)繪使用全站儀配合GPS-RTK進(jìn)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(cè)量時(shí)要找到基準(zhǔn)點(diǎn)，本次測(cè)量選取各種建筑物、構(gòu)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(chǔ)外角為準(zhǔn)。施工期間以當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)現(xiàn)狀為準(zhǔn)，本測(cè)區(qū)內(nèi)的灌木林地均為標(biāo)記植被符號(hào)。

2.4 數(shù)據(jù)處理

滑坡監(jiān)測(cè)采用GPS靜態(tài)觀測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)采用唐河水電站測(cè)圖期間控制點(diǎn)GPS4、GPS5及GPS19，由于基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，經(jīng)復(fù)測(cè)滿足監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)要求。變形點(diǎn)布設(shè)6個(gè)，利用已有點(diǎn)位5個(gè)，新埋點(diǎn)位1個(gè)，新埋點(diǎn)位采用如下形式。

觀測(cè)采用4臺(tái)南方靈銳S86GPS接收機(jī)，靜態(tài)標(biāo)稱精度為平面3mm+1PPm、高程5mm+1PPm，同步觀測(cè)時(shí)間大于30分鐘，由于勘查面積比較小，沉降觀測(cè)基線距離超短，給觀測(cè)平差帶來一定影響，再就是施工工期較短，觀測(cè)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(píng)價(jià)帶來一定難度。結(jié)合以上測(cè)量結(jié)果，統(tǒng)計(jì)并整理數(shù)據(jù)得到沉降量的折線圖如圖2所示。

2.5 結(jié)果分析

從監(jiān)測(cè)結(jié)果看，滑坡體位移量比較大，速率較快，建議進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，采取治理措施，防止事故發(fā)生。結(jié)合當(dāng)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(qiáng)度逐漸降低，容易變形形成滑面。

表1 GPS6號(hào)點(diǎn)根據(jù)收集到資料從開挖前到2011年1月25日位移量

結(jié)論

滑坡的監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，通過在監(jiān)測(cè)中應(yīng)用GPS技術(shù)能夠有效地減少測(cè)量誤差，給監(jiān)測(cè)工作帶來了很大的便捷。本文通過分析了在進(jìn)行滑坡變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)用GPS技術(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過分析數(shù)據(jù)得到滑坡變形的現(xiàn)狀。當(dāng)前，由于受到氣候、固體潮、電離層等影響，GPS監(jiān)測(cè)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(jìn)行技術(shù)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(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及GPS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，GPS技術(shù)必然將會(huì)在變形監(jiān)測(cè)方面上廣泛應(yīng)用起來。通過更加科學(xué)的監(jiān)測(cè)工作，利用更加便捷的方式，將會(huì)大大減少測(cè)量人員的危險(xiǎn)系數(shù)，增加對(duì)滑坡預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，降低因?yàn)榛陆o人們?cè)斐傻奈：Α?/p>

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：P258

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A