GPS測量在滑坡監測中特殊處理方法探討

張亞明 徐恕

摘要：滑坡監測具有鮮明的行業特性：山高坡陡、植被茂密、通視困難，且監測周期長，監測控制點容易破壞。本文通過實例論述了應用GPS技術在滑坡監測中的數據處理方法，提出了GPS應用中值得注意的幾個問題，獲得了一些有實用價值的經驗和數據。

關鍵詞：GPS;滑坡;監測;處理方法

1前言

常規測量方法進行滑坡監測往往難以進行，隨著GPS全球衛星定位系統的發展，因其“高效、經濟、可靠”的優勢，在各行業工程測量中得到廣泛應用。但是GPS屬于衛星大地測量范疇，怎樣針對滑坡的特性，在小范圍內建立滑坡監測控制網中合理、充分地應用GPS技術，一直是工程測量人員較為關注的問題。作者通過三峽庫區某地滑坡監測成果的數據處理體會，提出了GPS應用中值得注意的幾個問題，獲得了一些有一定參考價值的經驗和數據。

2布網方案：

GPS網中測站點之間無需保持通視，對圖形條件也沒有硬性規定，因而網的設計和選點等更為自由、方便。可省去中間的一些坐標傳遞點。GPS監測網的設計一般是在滑坡區外地質穩定的地方選擇3-4個固定點作為基準點，在滑坡內布設監測點。

GPS監測網選點時主要考慮監測點在滑坡區的位置是否合理和能否順利地接收衛星信號的問題。如：

1）測站周圍在高度角13°以上是否存在成片的障礙物。

2）測站離電視臺、電臺、移動通訊臺站、微波中繼站等強信號源保持一定的距離。觀測期間，不得在天線50 m以內使用電臺，10m以內使用對講機。（詳見接收機說明書，不同的儀器有不同的要求），以防過強的信號進入天線，損壞前置放大器。

3）測站離開變電站、高壓線等信號干擾物一定距離（如200m，以免影響衛星信號的接收）。

4）測站不應選在房屋、圍墻、廣告牌、山坡陡坎、大面積平靜水面（湖、池塘等）附近，汽車也不應停在測站附近，以避免產生多路徑誤差。

3 野外觀測

技術依據為：《工程測量規范》（GB50026--93）《全球定位系統（GPS）測量規范》（GB/T18314--2001）。

由于一般滑坡監測點距離都比較短（1千米左右），所以采用單頻或雙頻GPS接收機均能夠滿足野外數據采集要求，我們采用五臺套Trimble 5700雙頻GPS接收機，儀器標稱精度5mm+1PPm。進行首期數據的測量，首測時段>8小時，常規監測期間野外觀測時段>4小時

4 ?GPS數據處理

GPS數據內業處理采用Trimble公司的商用平差軟件TGO v1.62版進行，整個平差過程可分兩步：首先在WGS-84坐標系下進行基線解算，然后進行無約束平差，對整網的內符合精度進行分析，我國“全球定位系統（GPS）測量規范（國家標準）”規定，只按三角形進行同步環檢驗。經驗算各期閉合環的閉環差滿足規范要求.首期野外成果對整網的內符合精度進行分析，確認無粗差存在后，再用同濟大學測量系研制的平差軟件TGPPS4.03進行檢驗，所得基線解算結果較差如下：最大值1.8mm，最小值0.5mm，說明基線測量結果可靠。

5 GPS滑坡監測網平差

GPS滑坡監測網的最大特點是邊長短，精度要求高，針對這些特點，我在滑坡監測的外業觀測和內業數據處理過程中采用了一些特殊的方法.一般GPS工程網平差都是進行國家標準坐標系下，使用兩個以上已知點進行約束網平差.而滑坡監測中在一些特殊的情況下我一般采用基準點與監測點之間的單基線法.下面以監測實例的首測及5期監測平差結果來分析比較兩種方法對監測精度的影響.

監測點成果采用兩種方法平差解算：第一種方法是采用解算合格的全部基線，然后以J2點作為起算點平差;另外一種方法是解算與J2相連的8條基線，以J2點為已知點進行單基線解算.兩種平差方法得到的監測點點位中誤差可以看出，采用單基線法平差的中誤差為采用網平差法的50-60%，也就是單基線法精度較高.部分點位網平差法和單基線法平差結果差異平面位置在1mm以內，高程差大部分在5mm以內.

6 ?GPS監測網高程的處理

GPS定位只能獲得大地高H，要把大地高轉換成正常高h，兩者之間有一個差為高程異常ξ，即H=h+ξ，必須知道ξ后才有可能將H轉換為h，對于小范圍的滑坡監測而言，通常都是求出各期坐標差值進行比較.因此為了減少大地高轉化為正常高的精度損失我在處理GPS監測數據時一般情況下把大地高作為滑坡監測點的最終成果.

結論

利用全球衛星定位系統（GPS）進行地質災害滑坡監測時，在某些特殊的GPS監測網平差時，利用基準點至監測點的單基線解算較為有利.分析原因：在GPS監測網中，由于受到衛星在天空中分布狀況及衛星本身的狀態影響，監測點分布狀況的不同，會對接收衛星的信號質量產生影響，在網平差法中引入了部分質量欠佳的基線向量參與平差解算，從而影響了部分監測點的解算質量.單基線法平差能夠有效的避免基線網中不良基線給平差帶來的不利影響.

單基線解算的成果由于沒有多余的檢核條件，如果單基線本身精度不理想，對解算的監測結果會產生很大影響，甚至得出錯誤的監測成果.這就需要計算者憑經驗和多次監測成果的連續性綜合判斷結果的真偽.在基線的解算時由于基準點在不同時間段接收衛星的信號質量不一樣，在解算的時候應該選擇觀測條件最好的基準點作為起算點，再采用單基線法解算監測點的結果作為最后的監測成果.

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.