GPS在山體滑坡監測中應用探討

王鵬

摘要：山體滑坡對于山區而言，是比較常見的地質災害，對當地人民的生命及財產安全，形成嚴重的威脅，工程設施遭到破壞，影響到居民正常的生產建設和基本的工作生活，并且給當地經濟帶來巨大損失。因此加強對山體滑坡變形的監測意義重大，目前對山體變形監測的方法也比較多，而GPS技術的運用更加完善監測系統，利于做好山體滑坡變形的監測工作。

關鍵詞：GPS;山體滑坡;監測;應用

山體滑坡誘發因素較多，產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地的巖土類型、地質構造條件、地形地貌、水文地質較容易產生山體滑坡現象。人為因素主要是因為人類數量的增加，生產領域的不斷擴大，一些大型建筑的竣工以及一些無節制的地質開采破壞了當地的地理結構，影響了山體滑坡產生的條件因素，從而誘發滑坡。復雜的地理因素對于前期的監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生大多是不可控制和預防的，因此山體滑坡變形的監測工作較難進行，監測工作往往比較復雜，準確度不高。總而言之，產生山體滑坡的原因的多方面的，做好山體滑坡變形的監測工作刻不容緩。

1GPS對于山體滑坡監測的應用

經濟的飛速發展，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，所以變形監測工作的重要性也逐漸體現，目前我國變形監測技術一般包括如下四部分。

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

第二：特殊測量手段有應變測量、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測，并且可以對山體變形體內部進行監測，但是由于其特殊性的測量手段，提供的監測信息相對來說是比較局部，無法獲取全面的地質信息。

第三：攝影測量技術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、高層建筑變形監測等項目上，并且在高層建筑和山體滑坡等變形監測中取得比較成功效果，應用前景良好。但是由于攝影測量技術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備許多測量部門配備不齊，普及度不夠。

第四：GPS測量與傳統測量方法的優勢主要體現在六點。①：測量精準高度高，明顯高于一般的常規檢查;②：無需通視監測，可以根據監測的山體對點位進行調整，使得監測工作更加靈活;③：耗時短，一般靜態定位每站在20min左右，動態定位只需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衛星數目眾多，分布面積較廣，可以適應全天候作業;⑥：三維坐標精確，對測站點的三維坐標可以精確的測量。

現代化測繪儀器的出現和3S技術及計算機軟、硬件技術的進步，變形監測正向數據采集自動化、內外業處理一體化和變形分析的綜合化等方向發展，而目前現有變形監測數據處理系統處理數據來源單一、模型間單一、模型簡單，不能完全符合各種變形監測[2]。全球衛星導航系統（GPS）的應用對山體滑坡變形監測是一場深刻的技術革命，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測工作做出巨大貢獻。GPS技術能夠有效的監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，西北地區地殼運動呈現南北向縮短、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論。

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

2規避GPS測量中產生的誤差

影響GPS測量精度的因素有很多，如衛星星歷、對流層折射、電力層折射、多路徑效應、基準站坐標、解算軟件、數學模型等[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值的變化，誤差會是10m甚至也可以超過100m。在進行監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在山體滑坡變形監測中產生的誤差。

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

數據處理在滑坡GPS監測過程中是一項關鍵的步驟，總所周知單基線解算的算法簡單，但是由于其解算結果無法反映同步基線間的誤差相關的特性，不利于后面的網平差處理，一般只用在普通等級GPS網的測量中：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特性，因此在理論上是嚴密的[5]。換接器時鐘的穩定性不足，為了在在實際測量中接換器的使用方便，選用優質時鐘晶振，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星歷數據校準的時鐘功能。

3結語

山體滑坡監測是長期性的工作，關系著人們的生產建設和日常工作生活能否正常進行，社會的基礎設施能否保存完善，個人的生命和財產安全能否得到保障。而山體滑坡變形監測技術也得到不斷的完善和改進，GPS技術在山體滑坡變形監測中的運用就很好的體現了這一點，目前對山體滑坡變形監測的工作不受天氣限制，全面實現自動化工作，極大的提高了監測結果的精準度。GPS技術在山體滑坡監測中的前景一片看好，發揮GPS技術的優勢，做好對地質災害的全面監測，做好減災防災工作。

參考文獻

[1]王偉垣，芻議GPS技術在山體滑坡變形監測中的應用[J].城市建設理論研究.2013（19）

[2]田雷波，GPS變形監測中的應用[J].城市建設理論研究.2011（18）

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

（作者單位：西寧市測繪院）