GNSS監測技術在華光潭水電站的應用及分析

楊鈞

摘? 要：傳統的監測方法已經無法滿足現代化的安全需求，該文主要介紹GNSS自動化監測在華光潭水電站工程邊坡中的應用以及安全影響分析。從目前的數據來看，GNSS靜態基線解算的精度很高，但點位位移的準確度，包括各個軸的變化情況，是否能夠準確進行反饋，還需要后續更多的數據進行判斷。在自動化的邊坡監測中，GNSS已經成為不可或缺的一部分，其自動化、高效、準確的優勢相比于傳統方法更有優勢，未來，必將有更多的GNSS應用于邊坡監測。

關鍵詞：GNSS? 自動化? 變形監測? 邊坡監測

中圖分類號：TV698 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0003-02

華光潭水電站一級廠房后邊坡在施工及建成運行過程中出現過下列情況：廠房一起開挖過程中廠后曾發生過小規模坍滑;壓力管道下平洞開挖過程中由于地質條件較差未及時支護，2#平洞曾發生過坍方;2008年6月暴雨后再巡檢中發現一級廠房后邊坡有破壞跡象，邊坡上部截水溝出現裂縫較多、延伸較長，廠房后邊坡下游側出現局部溜皮現象。

可見，目前該水電站后邊坡存在一定的安全隱患，對該邊坡進行監測，了解變形情況，對突發災害進行預警是必要的。

之前該邊坡在用的監測方法主要以傳統的全站儀多測回測角的方式為主，對監測點進行觀測，采集數據后到內業進行處理、分析變形情況。此方法存在以下問題：

（1）無法做到實時的監測，邊坡災害瞬時發生，全站儀測量需要采集數據、處理數據，在時間跨度上存在延時，無法滿足應對瞬時災害的需求。

（2）人力成本大，邊坡樹林密集，全站儀不通視無法完成觀測作業，需要經常對監測點進行人工維護。

減少誤差來源，提高監測精度。隨著GNSS技術的不斷發展，此技術應用于邊坡監測，具有定位速度快、全天候、自動化、測站之間無需通視以及數據處理簡單快速的優勢，在滿足監測精度的情況下，能夠很好地解決全站儀監測的缺陷。

1? GNSS用于華光潭水電站

1.1 GNSS監測網布設

GNSS監測網布設由基準控制點以及監測點組成。基準控制點設立原則基于不在變形區域、地質穩定不易變形、天空環境好以及出于對儀器供電、安全的考慮，設立在廠區保安樓附近，共設立兩個基準控制點。監測點沿用全站儀監測的監測點，在棱鏡上方加裝GNSS天線，共設立8個監測點（見圖1、圖2）。

1.2 監測方案

該方案采用徠卡GS14天線結合徠卡Spider、GeoMos監測軟件進行邊坡監測。GS14 GNSS天線接接收衛星信號，通過GSM手機網絡將數據發回服務器，服務器端通過Spider軟件進行實時的靜態數據解算，Spider將靜態處理結果發送到GeoMos軟件上進行數據的整理、分析，形成變形報告。

在實施方案之前，首先采集各個監測點以及基準控制點的GNSS靜態數據，對采集的靜態數據進行處理，解算基準點與監測點之間的基線長度，并進行平差，以此數據作為后續監測的基準。

隨后，通過GNSS所采集的靜態數據，在Spider軟件中實時進行靜態數據解算，實時獲取高精度的基線長度數據以及監測點坐標數據，將所解算的數據輸入到Geomos中進行相應的數據分析，根據之前解算的基準基線長度以及平差后的監測點坐標，實時反饋變形數據，直接生產橫軸、縱軸形變向量，并生成圖表，方便查看。同時，設置超限預警模塊，發生較大形變時，通過手機短信、郵件等形式，通知監測人員。

2? 監測數據分析

經過一段時間的運行之后，GNSS處理數據較為穩定，數據處理精度明顯優于傳統的全站儀觀測。傳統光學全站儀野外測量受到溫度氣壓變化、照準誤差以及儀器自身測量誤差的影響，誤差來源較多。同時，為了消除一些固定誤差，還需要使用到多測回測角原理，在限差范圍內對監測點進行多測回測量，野外耗時較大，還需要內業數據處理，無法自動生成成果。

GNSS進行監測，誤差來源主要有衛星鐘差、電離層影響、相位中心誤差等，但GNSS所產生的誤差基本上可以通過算法、模型以及加載精密星歷進行消除，在誤差來源上要比人工進行光學觀測要少得多。

在監測中，主要的是反饋的監測點的相對變形情況，因此在GNSS監測中，默認整個網型為一個穩定的控制網，高精度地進行靜態基線解算，通過基線長度的變化，以此為依據反饋監測點的位移情況，能夠更加智能、準確地反饋監測點的變化趨勢（見圖3）。

根據設計要求，GNSS天線所采集的靜態數據，以每1h為單位進行一次靜態數據解算，表1所示的CQ值為靜態解算的基線精度。

由表1可見，GNSS的實時解算精度均在1mm以內，最高精度達到0.2mm，完全符合邊坡監測的需求。特別是在后期邊坡變形已收斂的情況下，能夠在更精確的范圍內反映邊坡變形收斂趨勢，為大壩邊坡的安全保駕護航。

3? 結語

該文主要介紹了GNSS監測技術用于華光潭水電站一級廠房后邊坡的情況，同時對目前運行階段的GNSS監測數據進行了簡單的分析與介紹。由于GNSS監測在該水電站邊坡監測中運行時間尚短，尚未有更多的數據可以進行分析。從目前的數據來看，GNSS靜態基線解算的精度很高，但點位位移的準確度，包括各個軸的變化情況，是否能夠準確進行反饋，還需要后續更多的數據進行判斷。在自動化的邊坡監測中，GNSS已經成為不可或缺的一部分，其自動化、高效、準確的優勢相比于傳統方法更有優勢，未來，必將有更多的GNSS應用于邊坡監測。

參考文獻

[1] 熊先才，岳仁賓，彭軍還，等.GPS技術在萬州明鏡灘滑坡監測中的應用[J].測繪科學，2008，33（2）：149-150.

[2] 曹閩.GPS技術在邊坡監測中的應用及其分析[J].江西測繪，2008（2）：30-32.

[3] 俞得響，鄒雙朝.GPS技術在滑坡變形監測中的應用[J].地理空間信息，2009，7（1）：55-57.