GNSS定位技术在变形监测中的应用

GNSS定位技术在变形监测中的应用

1陶志忠 ,2刘坚

1安吉县水利局313300； 2浙江颐川科技有限公司 313300

摘要：地壳活动给人们的生产活动带来了极大的冲击，导致了山体滑坡这种自然灾害的发生。这样的情况，不但给当地居民的生命财产带来极大的威胁，而且给当地的经济发展带来很大的负面影响。全球导航卫星系统（GNSS）是近年来兴起的一项新兴技术，它能够有效地降低山体滑坡给人类带来的危害。

关键词：GNSS；变形监测；研究；应用

引言

由于滑坡现象的出现具有很大的不确定性，因此对其进行监测十分重要，只有将其做好，才能有效地控制事故发生的范围，并最大限度地减少损失。全球导航卫星系统（GNSS）是一项对山体滑坡进行有效监测的技术，其研究具有重要意义。

一、变形监测以及GNSS的概念

变形监测简单来说，就是对变形体进行动态监测，并对其生成的某些数据进行处理，从而对其变化做出预报，其监测手段主要依赖于专门的监测手段和现代化的先进技术。在岩体变形监测过程中，资料的精确性十分关键，因为资料的精确性，可以为岩体的进一步发展提供可靠的资料，而要想获得最为精确的资料，就必须利用变形监测系统。GNSS是一项大范围、高精度的变形监测技术，该技术覆盖了中国，俄罗斯，美国，欧洲等多个地区。GNSS具有高精度、快速、全天候、全天候、无连接、可同步测量等诸多优势。近些年来， GNSS技术快速发展，在地学探测等方面发挥了重要作用。

二、对滑坡体突然变形的监测措施的研究

（一）定点监测

在常规的地质监测项目中，采用定点观测法是非常普遍的一种方法。所谓的固定台站监测技术，简单来说就是设立几个固定台站，对所要监测的地区的地质状况进行监测，在实践中，该技术有很多优点，比如监测的稳定性好，准确度高。这种方法优点很多，缺点也很多，比如在操作初期，很难打下良好的基础，而且，在地形比较复杂的情况下，会对技术产生很大的影响，安全性也会受到很大的限制。

（二）综合式监测

除以上两种常见方法外，还存在一种将多种方法结合起来的方法，称为综合监测方法。该技术将多种监测技术有机地结合起来，通常被应用在如下情形：一是对监测操作要求极高，一般技术不能满足；二是单一技术不能达到业主方要求。全面检验技术具有较高的精度、较高的费用和较长的耗时等特征。

（三）用近距离摄影进行监测

在地质地形监测中，也经常使用近景摄影监测技术，该技术与高速相机相结合，能够迅速获得监测区域内的具体图像，并配合人工辅助操作，对数据进行具体的分析和评价，从而获得监测区域内的地质变形。照相监测技术的原理很简单，但是不能大规模的利用，而且受到了近距离监测技术的制约。

三、全球导航卫星系统用于滑坡应急变形的监测研究

（一）监测参考点的建立

将 GNSS技术应用于地质灾害防治，首要任务是布设参考点，而布设好的参考点将对今后的工程实施起到至关重要的影响，进而提升工程的质量与精度。在建立监测参考点时，对工作人员的能力也有着很高的要求，他们不但要对整个项目的结构进行掌握，而且要严格按照山地的具体情况、岩土层的具体结构、滑坡的大致区域等实际因素，来对基点的准确位置进行设定，准确把握地质情况的实际趋势，避免发生数据不准确、位置不合理、结果不合格的错误现象。

（二）监测讯号接收台

在监测的过程中，监测信号接收站是不可或缺的，它是 GNSS技术运用的主要内容之一。监测信号接收站对于提升整个工作的总体技术水平具有十分关键的意义，它可以有效地促进工程的精确度，还可以有效地提高技术素质。在建立信号接收站的过程中，必须以基准站的位置为基础，基准站的建立方式对于整个工程思维有着很大的指导意义，这三个方面必须要相互配合和一致，不然的话，就会产生一些不合理的地方，这些地方会对信号接收站产生干扰，进而对监测信号产生影响，导致数据产生偏差。尤其是对于金属矿类项目来说，更是如此，更不能由于信号接收站的设定问题而带来一系列难以估计的后果，要以信号接收的准确性为第一要务，对接收站进行严密的管理，定位要合理。

（三）监测方式的多样化

GNSS在应用中具有多种方式，包括快速、静态和动态三种方式，每一种方式都具有各自的特征。首先就是动态监测，理论上可以达到5mm的精度，不过在现实中可能会出现一些偏差，不过偏差只有2 mm，对于一个平面监测来说已经足够了。其次是静止观测，静止监测是指通过 GNSS和 GNSS的联合接收系统组成的观测网络，通常情况下，3-5个接收系统就可以在观测范围内完成观测工作。第四是实地监测，实地监测通常有一些应用于实地监测的项目，例如平面，桥梁，以及道路项目，经常使用实地监测。除此之外，在现实操作中，也有一种测量方法，它也有专门针对的工程操作，就是快速静止测量法，它主要适用于边坡工程，比如这种地形变形非常严重的项目，就很适合使用快速静止测量法进行测量。在具体的项目中，实现快速静态监测的步骤是：先要对接收机进行设定，分别有两个对角信号接收机，在对其进行安全的设定后，要设置移动接收机，2~4台，从监测点方向出发，进行移动，进行有规律的时间间隔，每两秒一次，采样完成后要对数据进行信息的处理，通过计算机软件对接收的信号进行运算，重点关注信号接收重叠的部分，对重叠部分内接收的数值进行分析，分析结束后，对结果进行归纳，并得到预测。

（四）动态监测点位的布置

而动态监测点也是十分关键的一环，它是 GNSS技术在监测应用中的一个关键环节，它是对需要监测区域内进行的一些扫描、定位以及数据采集工作，这样的自动化监测方法，既可以提高工作效率，也可以降低一些可以避免的安全事故，有助于改善监测工作。此外， GNSS技术还必须持续强化通信的控制，提升通信的品质，严格规范其建设，避免在接收时存在数据丢失、接收过程中存在中断等不利问题。

（五）监测资料处理

GNSS技术在监测数据时对数据进行的操作，在滑坡应急变形监测中，主要包括两个方面：一是对计算机软件内的数据进行处理，先将信号接收设备传送过来的数据，并将其输入到计算机系统，通过软件对其进行一系列的操作，然后将其进行整理，从而形成一个个便于观察的数据模型，比如立体、曲线、图像还有列表。第二步是对所得到的资料进行运算，例如，对资料进行解析。在数据处理中涉及的平面和三维问题，国内目前的技术主要使用 GPSADJ系列软件，以及同济大学的 TGPPS静止定位后处理软件。监测资料的逻辑结构。

结语

将 GNSS技术用于滑坡紧急形变监测具有操作步骤少、效率高、精度高等优势。此外，在实际作业的操作中，取得了很好的效果，也有助于提升作业的质量，为监测人员的人身安全提供了良好的保证。GNSS技术具有许多优势，但也存在许多有待改善的地方，例如在技术的发展上，监测人员既要重视监测数据的合格率，也要重视数据的准确性，要对其进行持续的优化选择，对基准站位置和基准点的具体落实进行统一协调，对设备的操作和使用进行规范，以保证技术质量的合理有效提升。

参考文献

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