基于GNSS 的滑坡監測預警技術應用
——以寶塔區二莊科滑坡為例

李曉科 王康* 暢俊斌

（1、陜西地礦九0 八環境地質有限公司，陜西 西安 710600 2、中國西部水資源和地質環境科研中心，陜西 西安 710600）

1 概述

進入21 世紀后我們國家對地質災害防治工作投入力度逐漸加大，先后開展了不同尺度、不同區域的地質災害防治工作。為實現及時、準確、有效的滑坡預警預報，國內外高校學者、科研單位針對地質災害預警方法做了大量研究，并將GNSS（Global Navigation Satellite System）技術引入到地質災害災前預防監測預警中，可實現滑坡地表位移實時動態監測，使得滑坡監測工作實現了由人防向技防的轉變。

GNSS（全球導航衛星系統定位）是指通過觀測衛星獲得坐標系內絕對定位坐標的測量技術，GNSS 自動監測站通過接收多顆衛星信號解算出監測點的絕對坐標，通過對比監測點的坐標與固定站點坐標的差值，獲取監測點的水平和垂直方向的位移變化情況，掌握滑坡三維方向上的位移變化，監測精度可達到毫米級，具有高自動化、高精度等特點。尤其是近年來隨著我國北斗衛星的成功發射及組網成功，極大加快了我國定位設備的發展步伐，使得GNSS 自動監測在滑坡乃至地質災害監測領域得到廣泛應用與拓展。

二莊科滑坡為一黃土滑坡，直接威脅32 戶94 人的生命財產，為掌握該滑坡的活動狀態，保證人民生命財產不受威脅，利用GNSS 技術建設了滑坡監測預警網，實現滑坡實時動態監測。

2 滑坡概況

二莊科滑坡位于延安市寶塔區，為一黃土基巖接觸面滑坡，滑坡形態較清晰，輪廓明顯，周界呈圈椅狀。滑坡寬310m，長240m，厚15m，后緣發育有陡坎，高約20m，滑體整體坡度30°左右。滑坡前緣經人工開挖擾動引起了次級滑動，次級滑坡發育有多組拉張裂縫，部分房屋發生變形，見圖1。

圖1 二莊科滑坡全貌

滑坡區地層巖性自上而下依次為第四系上更新統黃土、中更新統黃土、三疊系上統瓦窯堡組砂泥巖互層。滑體主要為上更新統黃土及中更新統黃土，滑床中后部為黃土、前部為泥巖。前緣地帶見有滑帶出露，揉皺現象明顯，并可見擦痕，滑帶厚10～15cm。

3 監測點布置情況

二莊科滑坡為一老滑坡，中后部基本穩定，發生二次滑動僅為滑坡前緣地帶，因此，布置專業監測設備時重點布置在滑坡前緣，在滑坡中后部僅布設兩個GNSS 監測點用于監測老滑體變形狀態。監測手段主要以GNSS 地表位移為主，同時為監測滑坡內部含水狀態及地層壓力變化情況，于滑坡前緣開挖探井分別布置了土壓力及含水率監測兩組，每組由3 個傳感器組成，每個傳感器相隔1m 布置，分別監測滑體、滑帶、滑床的應力及含水狀態。據此共布置監測儀器14 處，詳見表1、圖2。

表1 二莊科滑坡專業監測設備布置表

圖2 二莊科滑坡專業監測布置示意圖

4 監測點運行情況

該滑坡專業化監測網絡自2020 年初建設完成，并經歷了兩個汛期、一個凍融期的預警值守，運行良好，期間均監測到滑坡發生了不同程度的變形（見圖3），并根據變形規模分別發出了不同等級的險情預報，為地質災害防治主管部門做出合理的應對措施提供技術支撐。

圖3 二莊科滑坡G2 地表位移變化曲線圖

4.1 2020 年雨季運行情況

延安市寶塔區8 月4 日發生了一輪持續兩天的強降雨，累計降雨量達到113.8mm，降雨發生后，監測預警云平臺監測到二莊科滑坡各GNSS 測站發生不同程度的變形，其中以G2、G6 測站變形最明顯（見圖4），日變化速率大于10mm/d，經綜合研判，2020 年8 月5 日9 時30 分發出了黃色預警信息，為地質災害防治主管部門做出合理的應對措施提供技術支撐。

圖4 二莊科滑坡2020 年雨季2 號、6 號GNSS 測站監測曲線圖

4.2 2021 年雨季運行情況

2021 年10 月自3 日至5 日，延安市寶塔區發生持續性強降雨，累計降雨量達到117mm，降雨發生后，監測預警云平臺監測到二莊科滑坡各GNSS 測站發生不同程度的變形，其中以G2、G6 測站變形最明顯（見圖5），日變化速率大于30mm/d，其中G6 點位移變化最大，經過一周的蠕動變形水平累計位移達到了68mm，垂直累計位移達到了143mm，這與現場實際調查結果相符合（見圖6），達到了自動化監測、智能預警的目的。

圖5 二莊科滑坡2021 年雨季2 號、6 號GNSS 測站監測曲線圖

圖6 二莊科滑坡2021 年雨季6 號GNSS 測站附近拉張裂縫

5 結論

5.1 GNSS 技術具有高自動化、高精度等特點，通過衛星自動定位技術可獲取目標點的水平和垂直方向的位移變化情況，定位精度能達到毫米級，將其應用于滑坡監測預警中，可掌握滑坡三維方向上的位移變化，通過5G 網絡能實現監測點三維坐標信息的自動傳輸，進而實現滑坡點的自動化監測。

5.2 隨著我國北斗衛星的成功發射及組網成功，極大加快了我國定位設備的發展步伐，GNSS 自動監測在滑坡乃至地質災害監測領域的應用已日趨成熟，可保證監測點的數據實現實時自動化采集、傳輸、解析等功能，但是地質災害防治的根本目的不在于監測，而在于監測數據分析，以及通過設置預警閾值實現地質災害的提前預警預報，指導受威脅群眾的及時撤離，最大限度的保障廣大人民群眾的生命財產不受威脅，達到避災防災和減災的目的。