重慶交通大學土木建筑學院 潘國兵

重慶市高新工程勘察設(shè)計院有限公司 李沁羽

徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司 張 維

徠卡測量新技術(shù)應(yīng)用專欄

徠卡GeoMoS自動監(jiān)測系統(tǒng)在滑坡外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用

重慶交通大學土木建筑學院 潘國兵

重慶市高新工程勘察設(shè)計院有限公司 李沁羽

徠卡測量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司 張 維

一、引 言

近年來，我國地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁。根據(jù)中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測室的數(shù)據(jù)，在地震、崩塌、滑坡、泥石流等危害巨大的地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡所占的比率高達60%以上。因此，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測和預(yù)警，特別是滑坡體的監(jiān)測和預(yù)警，對于有效地減少直接經(jīng)濟損失和人員傷亡顯得尤為重要。常規(guī)的滑坡變形監(jiān)測方法監(jiān)測周期長，不具備實時性，并且在極端天氣情況下，常規(guī)監(jiān)測基本無法進行監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集工作，而在此條件下，滑坡往往又處于最容易發(fā)生滑動的狀況，必須進行監(jiān)測。為此，須有一種簡便的，無人值守的，自動的動態(tài)監(jiān)測方法，可在很短的時間間隔內(nèi)，迅速完成滑坡的變形監(jiān)測，為滑坡的變形狀態(tài)提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而有效地保障人民的生命與財產(chǎn)安全。

二、徠卡GeoMoS自動監(jiān)測系統(tǒng)

徠卡新一代全自動監(jiān)測系統(tǒng)GeoMoS，通過十幾年來對極坐標自動測量系統(tǒng)(APS Win)在監(jiān)測工程中經(jīng)驗的積累和在GPS最新RTK技術(shù)、GPS參考站技術(shù)、現(xiàn)代大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多種傳感器技術(shù)等方面的擴展和升級，現(xiàn)已發(fā)展成為一個集GPS、全站儀(TPS)、傾斜傳感器、各種氣象和地質(zhì)傳感器等多種傳感器于一體;可以實現(xiàn)計算機遠程控制和配置;具備自動報警和消息發(fā)送功能，能按照既定程序進行自動應(yīng)急處理;并實現(xiàn)實時可視化、數(shù)字化分析結(jié)果的24小時不間斷運行的現(xiàn)代化綜合監(jiān)測系統(tǒng)。因此，徠卡GeoMoS自動監(jiān)測系統(tǒng)能有效地解決滑坡的監(jiān)測的實時性、自動化和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測等問題。

三、徠卡GeoMoS自動監(jiān)測系統(tǒng)在滑坡外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用

1.項目介紹

三峽庫區(qū)試驗性蓄水至172 m后，云陽縣涼水井滑坡于2008年11月開始出現(xiàn)變形(如圖1所示)，滑坡后緣弧形拉裂縫與側(cè)邊界裂縫已貫通，側(cè)邊界裂縫已抵達江邊，滑體前部已出現(xiàn)多條張裂縫。宏觀變形情況表明，該滑坡已具備整體滑動條件，滑坡體若滑入長江，則直接危害長江航道行船安全，因此必須對此滑坡進行24小時實時觀測，為滑坡的處置措施的制定提供重要的參考數(shù)據(jù)。

圖1 涼水井滑坡全貌圖

2.監(jiān)測系統(tǒng)的建立

整個監(jiān)測系統(tǒng)由基準網(wǎng)和觀測點二級構(gòu)成。

在滑坡體外穩(wěn)定區(qū)域選取3個基準點構(gòu)成三角邊角基準網(wǎng)，其中觀測點位于滑坡對岸。編號為JD1、JD2、JD3。

滑坡體監(jiān)測點布置依據(jù)整體與局部兼顧的原則，選取具有代表性的剖面或點位的原則布置。根據(jù)勘察資料、滑坡地形地貌特點及滑坡變形特點選擇了主滑方向的五條剖面1-1’、2-2’、3-3’、4-4’和5-5’為控制剖面，在其上選擇關(guān)鍵點，盡量做到縱橫方向均能連成控制線。最終在滑坡體上布置了24個地表水平位移監(jiān)測點?；鶞庶c和監(jiān)測點布置圖如圖2所示。為減少對中誤差對觀測精度的影響，基準點和觀測點均采用強制對中裝置。

圖2 監(jiān)測網(wǎng)平面分布示意圖

3.監(jiān)測實施過程

在基準點JD1上安置TCRA1201+R1000自動全站儀，以JD2為后視方向、JD3作為檢核方向建立測量基準，然后通過必要的設(shè)置，徠卡自動測量系統(tǒng)可對長江對岸的24個監(jiān)測點進行全天候無人值守監(jiān)測，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過Internet傳輸回監(jiān)控中心，通過GeoMoS軟件進行自動處理和分析，若出現(xiàn)滑動速度加快的情況，系統(tǒng)將向有關(guān)部門發(fā)出預(yù)警信息。監(jiān)測實施流程如圖3所示。

4.數(shù)據(jù)處理

采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過徠卡滑坡位移自動監(jiān)測系統(tǒng)軟件進行處理，它是整個智能全站儀滑坡監(jiān)測系統(tǒng)的控制核心，數(shù)據(jù)解算的結(jié)果可以按照多種要求進行二維和三維圖形化分析，監(jiān)測成果直觀，一目了然。

圖3 無線GPRS/CDMA通信方式系統(tǒng)網(wǎng)路方案

四、結(jié)束語

我國疆域遼闊，地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，影響地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的自然地質(zhì)條件也復(fù)雜多樣，加之地質(zhì)災(zāi)害具有分布廣、類型多、頻度高、強度大等特點，地震、崩塌、滑坡、泥石流等已經(jīng)成為對我國危害最大的地質(zhì)災(zāi)害。尤其是近年來，隨著礦產(chǎn)資源開采及山區(qū)工程開發(fā)活動的增強，崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害大有愈演愈烈之勢。災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警成為有效地減少災(zāi)害的危害程度的重要手段，而監(jiān)測的自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為目前滑坡安全監(jiān)測勢在必行的趨勢。可以預(yù)見，徠卡GeoMoS監(jiān)測系統(tǒng)將在我國滑坡自動化監(jiān)測和遠程管理中發(fā)揮重要作用，其所采用的現(xiàn)代化大型數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信構(gòu)架，為將各個滑坡的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)通過遠程數(shù)據(jù)訪問方式傳送到遠離滑坡的控制中心或者大壩監(jiān)測中心提供了可靠的技術(shù)保障。同時，統(tǒng)一的滑坡監(jiān)測平臺也使得各種傳感器的數(shù)據(jù)集成、自動化采集、監(jiān)控、報警、圖形和數(shù)字分析、系統(tǒng)備份成為一件易于維護的工作。一旦系統(tǒng)投入自動化運營，無須再投入任何人力就可以在世界上任何時間和地方查詢某處滑坡的安全運營數(shù)據(jù)，從真正意義上實現(xiàn)滑坡的遠程安全監(jiān)控管理。

(本專欄由徠卡測量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)