GNSS技術在地質災害安全監測預警系統中的應用

中國是世界上地質災害多發國家之一。據報道，中國的山地、高原和丘陵總面積占中國陸地總面積的69%，但平地還不到31%

。從山地特點來看，我國山地海拔差異較大，坡度陡峭，土層薄。由于社會經濟的發展和進步，一方面人類改變自然環境的頻率增加，另一方面，環境變化的程度也不可避免地給人類帶來了大自然的報復

。進入21世紀以來，受各種主客觀因素的影響，世界慢慢進入了一個高頻率和規?？涨暗牡刭|災害時期

。山體滑坡、崩塌、泥石流等災害層出不窮。

對Y而言，其他的指標如總產值、總收入等往往包含建筑業上游或其他部門的產出，均未能完全反映建筑業的產出能力。因此，最終總增加值被選定為測量指標。

近年來，隨著我國科技發展，GNSS技術越來越成熟，在地質災害監測領域發揮了非常關鍵的作用

。運用GNSS技術，測量主要通過接收和處理衛星發回的監測信號來獲取監測點的空間位置，具有全球、全天候、三維實時導航定位功能，具有良好的抗干擾性表現。更強的適應性、更高的測量精度和更均勻的誤差分布，以及不需要在被監控位置之間看到，使得工作量大大減少

。另外，觀測數據可以通過無線通信技術傳輸到數據處理中心，實現遠程監控。因此，對于地質災害監測具有重要的價值和意義。

1 滑坡是我國目前主要的地質災害

滑坡是我國較普遍的自然災害類型之一，以湖南省懷化市為例，全市在冊地質災害隱患點數為2385處，滑坡隱患點數為1757處，約占隱患點總數的73.67%。

隨著全球氣候變暖，短時強降雨極端天氣頻發，不穩定斜坡坡體在強降雨及長時間降雨的作用下，易發生崩塌、滑坡等突發地質災害，如果未及時發現滑坡地質災害的隱患并采取預警措施，將對人民的生命財產安全產生重大損失。因此，利用GNSS技術進行滑坡地質災害安全監測預警具有重要意義。

2 我國目前地質災害監測的問題

（1）自20世紀80年代起，我國就逐步建立起了一套具有中國特色的地質災害防治尤其是群測群防體系，并在防災減災中發揮了重要作用，取得顯著的成效。但是，時至如今，我國地質災害防治形勢依然嚴峻，且一段時期內不會改變。受地質、降雨、地震等自然因素以及切坡建房、工業生產、工程建設等人為因素交織影響，隱患點數量不降反升，災害成因不再單一。在工作中，排查巡查仍留有死角，專業監測發揮作用有限，預警精細化程度不夠，災害成因調查不夠客觀，基層群眾防災避險意識不足，農村群測群防員年紀普遍偏大。所以應該在原有預警系統的基礎上繼續推進單體監測，建立一套速度更快的監測預警系統。

（2）地質災害監測預警理論發展比較成熟，但實踐方面還需要探索。盡管國內外許多科研人員在地質災害監測預警等各個方面進行了許多的理論研究，然而這類理論和方法大多是災后檢驗，不足以對監測點進行實時反饋。

地質災害監測主要是利用先進的科學技術對地質災害和各種能夠引發地質災害的因素進行動態觀測監視的具有較強專業性的一項工作，對相關地質災害的時間空間演變信息、誘發因素進行觀測是該項工作開展的主要目的，同時該項技術還是一項集時空技術、預測預報技術、地質災害形成機理和檢測儀器技術的綜合技術

。

（3）無需保持監測站之間通視，由于GNSS觀測站在GNSS定位觀測過程中無需保持能見度，監測網的布置變得更加自由和方便。布網時可以省去很多中間過渡，也不需要制定標準，節省了大量的人力物力。

在1980年，國際上就開始應用GPS定位技術檢測預警火山、崩塌、滑坡和地面沉降等地質災害。美國地質災害調查局在1987年開始對夏威夷火警進行實施動態檢測，而對火山的檢測結果也證明了在火山變形檢測和災害防御中GPS定位技術有積極作用。

（4）地質災害監測管理體系結構還存在諸多不足。當下，我國許多政府機構和監管部門都建立了自己的災害監測管理體系和相應的救災應急體系，但各自的使用方向和使用內容差異很大，不能滿足當下我國對災害內容匯總處理和備災工作的要求。

3 地質災害GNSS監測現狀分析

（3）新理論新方法未與實際應用銜接好。當下，我國許多地質災害監測測量技術仍采用常規測量方法，與高度自動化、無需考慮可見性和高精度的GNSS技術的使用和推廣不匹配。

到如今，地質災害的監測歷史已經有100多年，對于地質災害監測現有記錄中最早開始是1880年瑞士，主要是對湖岸滑坡進行監測。就目前的現狀而言，地質災害的檢測水平還存在較大差距，還難以滿足目前的地質災害的預防要求。

通過測繪儀器進行測量和進行宏觀觀測，實現對地質災害發生前各種先兆現象變化過程和地質災害發生后的活動過程進行掌握是地質災害檢測的重要環節，該環節也是對地質災害進行預測和預報的重要依據，同時也是預防災害和減少災害的主要內容

。

對于地質災害的監測，目前有較多的監測方法，但其監測效果不同。常規的地質災害監測方法到如今已經逐步發展完善，測繪儀器的性能和精度都比較高，其位移監測精度可達0.1mm。

隨著科學技術的進步和對地質災害監測研究的不斷深入，遙感（RS）、全球導航衛星系統（GNSS）、合成孔徑干涉雷達（InSRA）、三維激光掃描以及基于網絡通信和計算機的遠程全自動監測系統為代表的高新科學技術不斷出現，且在地質災害監測中的應用也越來越廣

。這些先進的監測技術不會受到時間、地點、天氣和通視條件的限制，二期作業周期短、監測數據結果準確性高和受人為因素影響小，不但檢測效果顯著且能夠實現全天候作業。

露地栽植時，一般株行距為30×40cm，施入腐熟的有機肥，并施入過磷酸鈣和草木灰等含磷鉀成分高的肥料作基肥，栽植后將根莖壓緊，栽植后需澆透水。溪蓀鳶尾的生長旺盛期為6-8月，持續時間約為3個月，生長迅速，根系發達，形成了較完整的營養器官。生長旺盛期可追肥2次，每畝可追施尿素10-15kg、磷酸二銨5-10kg[3]。栽植后及時中耕除草，清除雜草時勿傷根系，根據地面情況一般每周澆水1次，保證正常生長。夏季地表的高溫高熱會灼傷苗木，可每周澆水2次，早晚進行適量噴水。生長后期從10月上旬至11月初，苗生長快速下降。期間適當少灌，每周澆水1次。做好植株安全越冬的工作，初冬澆1次封凍水。

GNSS全稱為全球導航衛星系統，是指全球現有的衛星導航系統。GNSS系統有合理的衛星星座框架和強大的服務功能，其在簡便靈活作業和定位精度等方面的優勢是傳統定位技術無法比擬的，其系統組和包括多模式、多系統和多層面，可以在任何地點任何時間進行全天候定位。

到此證畢.當n→+∞時，nρ(V)?ρ(V)，則相應地ρ({1})+…+ρ({n})?ρ({1,…,n})，可知當投資組合V中的風險資產個數n越大，投資組合對非系統性風的發散作用越明顯，投資組合的整體非系統性風險小于投資組合中風險資產的非系統性風險的組合，即投資組合對非系統性風險有發散作用.

我國在20世紀90年代，也開始利用GPS定位技術進行地質災害變形監測，近年來，隨著GNSS連續運行參考站技術的不斷發展進步，我國在地面沉降的監測中也逐漸應用GNSS連續運行參考站技術，但在進行監測的同時也會應用GNSS靜態相對定位監測定期進行測量，兩種監測方式同時進行監測不但可以實現連續監測同時也大幅度節約了成本。如今在各種地質災害監測中GNSS定位技術均被廣泛應用，主要是利用GNSS靜態相對定位技術按照監測計劃周期性的對地質災害變形體和治理工程進行監測，因為具有較高的監測精度，因此在地面沉降、滑坡、地質災害治理工程位移沉降的監測中也發揮了重要作用。

4 GNSS技術在地質災害的應用

我國首先開展社區矯正試點工作的省份在十余年的探索中也形成了自己的模式和特色。例如，北京市的司法系統垂直管理模式和 “中途之家”、上海市的立體管控模式、安徽省的社區矯正信息化管理模式、云南省“裁前評估、全員接收、分類管控、有效施教、解教跟蹤、全程監督”的24字工作流程等。外國和我國發達省份社區矯正工作的優秀經驗對于我國西部地區社區矯正工作的發展提供了有益的指導。

（2）實時監測。GNSS連續監測系統結合了北斗的高精度衛星監控應用技術和物聯網通信技術。在北斗高精度衛星監測技術上，在遠離地質災害的非變形區域內選取穩定點，將北斗沉降監測點與裂縫點合二為一。根據變形監測區監測工程要求，在變形監測區內設置監測斷面，建設n個GNSS監測站，地質測點處的邊坡、滑坡（不穩定邊坡）等構筑物沉降和水平位移，數據中心使用原始數據，進行卡爾曼濾波器、深度學習等計算目標點，即參考基站和觀測站之間的絕對高度和高度偏移。GNSS連續監測系統用于對監測目標點進行長時間的自動實時監測，實現在任何天氣下的無人值守監測。通常采用“1+N”方式（即1個基準點+N個監測點，推薦N≥2）對監測對象整體實施“面”監測。

(1) TCP棧自身比較復雜，互聯互通各信號供應商在理解或實現底層協議棧時容易出現不一致，導致雙方信號設備無法建立連接或連接不正常，影響車地信號設備之間的安全數據傳輸。

前文所引彭紹升《儒行述》中的徐枋小傳，在其篇末是這樣表明史源的：“《居易堂集》《蘇州府志》?！笔莿t，傳主的自我人生選擇，特別是詩文集中的自我抒懷和陳情，對身后為其寫作傳記、行狀者，還是起著至關重要的作用的。對此，徐枋本人是深信不疑的，這在其自編《居易堂集》的時候，就表現得尤為突出，在《自序》中，他這樣說道：

（1）設備監測點點位選取原則。GNSS一般與其他監測設備一起配套使用。裂縫計布設在主要裂縫兩邊，且宜布設在裂縫較寬或位錯速率較大部位的中點或轉折部位。對寬度大于5m或兩側高差大于1m的裂縫，宜安裝無線裂縫計；傾角、加速度計，布置在災害體主要傾斜變形塊體，且變形明顯處；GNSS布置在災害體主要傾斜變形塊體，且變形明顯處；雨量計選擇在災害體外圍，點位選擇相對平坦且空曠場地，且使承雨器口至山頂的仰角不大于30°，不宜設在陡坡上、峽谷內、有遮擋、或風口處；聲光報警器，安裝在受威脅群眾較多的災害體外圍居民區。

（4）可同時測量一個點的三維位移，采用傳統大地測量方法進行變形監測時，通常采用方向交、距離交、全站儀極坐標法等測量平面位移；垂直位移一般采用精密找平，測量方法確定。通過確定水平位移和垂直位移來增加工作量。使用GNSS技術進行變形監測時，可以同時測量一個點的三個位移。

（5）在風、雪、雨、霧中仍然可以觀測到GNSS測量，全天候觀測不受氣候條件限制，這對于監測季節性洪水期間的崩塌、滑坡和泥石流等地質災害非常有用。

（6）促使實現整個系統的自動化。由于GNSS接收機的數據采集工作是自動的，接收機為用戶提供了必要的接口，用戶可以很容易地將GNSS變形監測系統擴展為無人值守的全自動無人監測系統。該系統不僅可以保證長期連續運行，還可以降低變形監測成本，增強監測數據的可靠性。

（7）可以獲得毫米范圍內的精度。GNSS靜態定位技術在毫米范圍（1mm～10mm）的精度可以滿足一般崩塌和滑坡變形監測的精度要求。因此，它被廣泛應用于監測滑坡、雪崩、泥石流等地質災害，成為一種有效的新方法。

5 討論

滑坡是最重要的自然災害類型之一?；聻暮哂幸韵绿攸c：分布廣、發生頻率高、移動速度快、災害破壞性強等

?；聻暮谔囟ǖ牡刭|，它們是由具有特殊地形地貌的巖質斜坡在重力作用下在松散層中向下移動而引起的地質過程?；碌陌l生通常受某些外部環境因素的影響，降雨和人類活動的影響都是突發滑坡的誘因

。地震、泥石流等地質災害都是造成滑坡的重要因素，而且通常同時發生

。地質災害造成的破壞性影響，是我們無法估量的，因此預警的及時性、準確性、科學性，對于地質災害的預防是十分重要的

。

學案編制的內容：學案的編制要以教案為依據，要體現出學生學習的心理特點，要根據不同的教學內容進行設計，把學案分為以下五個模塊，即預習目標和任務，課堂學習目標，課內探究，實戰演練，課后練習與提高。

綜上所述，在地質災害監測預警系統中采用GNSS技術，能夠實時獲取多維度的地質危險區監測數據，實現監測指標異常自動報警，有效解決地質災害多、范圍廣，針對偏遠地區和惡劣氣候環境監測數據獲取和傳輸困難等狀況，使得地質災害監測效率大大提高，降低了地質災害監測成本，實現了地質災害監測信息的科學信息化和可視化。給政府部門對地質災害區經濟發展和生態治理的規劃決策提供了有力的依據。使得人員傷亡減少，降低災害損失，增強了社會效益和經濟效益，有利于開創城市地質災害監測預警的新時代。

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