重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 潘國(guó)兵

重慶市高新工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 李沁羽

徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司 張 維

徠卡測(cè)量新技術(shù)應(yīng)用專(zhuān)欄

徠卡GeoMoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在滑坡外部變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 潘國(guó)兵

重慶市高新工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司 李沁羽

徠卡測(cè)量系統(tǒng)貿(mào)易(北京)有限公司 張 維

一、引 言

近年來(lái)，我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻繁。根據(jù)中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查監(jiān)測(cè)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(dá)60%以上。因此，做好地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)和預(yù)警，特別是滑坡體的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，對(duì)于有效地減少直接經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡顯得尤為重要。常規(guī)的滑坡變形監(jiān)測(cè)方法監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)，不具備實(shí)時(shí)性，并且在極端天氣情況下，常規(guī)監(jiān)測(cè)基本無(wú)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(dòng)的狀況，必須進(jìn)行監(jiān)測(cè)。為此，須有一種簡(jiǎn)便的，無(wú)人值守的，自動(dòng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法，可在很短的時(shí)間間隔內(nèi)，迅速完成滑坡的變形監(jiān)測(cè)，為滑坡的變形狀態(tài)提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而有效地保障人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

二、徠卡GeoMoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

徠卡新一代全自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)GeoMoS，通過(guò)十幾年來(lái)對(duì)極坐標(biāo)自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)(APS Win)在監(jiān)測(cè)工程中經(jīng)驗(yàn)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(kù)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(kuò)展和升級(jí)，現(xiàn)已發(fā)展成為一個(gè)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(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制和配置;具備自動(dòng)報(bào)警和消息發(fā)送功能，能按照既定程序進(jìn)行自動(dòng)應(yīng)急處理;并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可視化、數(shù)字化分析結(jié)果的24小時(shí)不間斷運(yùn)行的現(xiàn)代化綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。因此，徠卡GeoMoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能有效地解決滑坡的監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性、自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)等問(wèn)題。

三、徠卡GeoMoS自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在滑坡外部變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.項(xiàng)目介紹

三峽庫(kù)區(qū)試驗(yàn)性蓄水至172 m后，云陽(yáng)縣涼水井滑坡于2008年11月開(kāi)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(dá)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(dòng)條件，滑坡體若滑入長(zhǎng)江，則直接危害長(zhǎng)江航道行船安全，因此必須對(duì)此滑坡進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)觀測(cè)，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(cè)系統(tǒng)的建立

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由基準(zhǔn)網(wǎng)和觀測(cè)點(diǎn)二級(jí)構(gòu)成。

在滑坡體外穩(wěn)定區(qū)域選取3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成三角邊角基準(zhǔn)網(wǎng)，其中觀測(cè)點(diǎn)位于滑坡對(duì)岸。編號(hào)為JD1、JD2、JD3。

滑坡體監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(diǎn)位的原則布置。根據(jù)勘察資料、滑坡地形地貌特點(diǎn)及滑坡變形特點(diǎn)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(diǎn)，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(gè)地表水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖如圖2所示。為減少對(duì)中誤差對(duì)觀測(cè)精度的影響，基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)均采用強(qiáng)制對(duì)中裝置。

圖2 監(jiān)測(cè)網(wǎng)平面分布示意圖

3.監(jiān)測(cè)實(shí)施過(guò)程

在基準(zhǔn)點(diǎn)JD1上安置TCRA1201+R1000自動(dòng)全站儀，以JD2為后視方向、JD3作為檢核方向建立測(cè)量基準(zhǔn)，然后通過(guò)必要的設(shè)置，徠卡自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)可對(duì)長(zhǎng)江對(duì)岸的24個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全天候無(wú)人值守監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)Internet傳輸回監(jiān)控中心，通過(guò)GeoMoS軟件進(jìn)行自動(dòng)處理和分析，若出現(xiàn)滑動(dòng)速度加快的情況，系統(tǒng)將向有關(guān)部門(mén)發(fā)出預(yù)警信息。監(jiān)測(cè)實(shí)施流程如圖3所示。

4.數(shù)據(jù)處理

采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)徠卡滑坡位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件進(jìn)行處理，它是整個(gè)智能全站儀滑坡監(jiān)測(cè)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(jìn)行二維和三維圖形化分析，監(jiān)測(cè)成果直觀，一目了然。

圖3 無(wú)線GPRS/CDMA通信方式系統(tǒng)網(wǎng)路方案

四、結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)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(lèi)型多、頻度高、強(qiáng)度大等特點(diǎn)，地震、崩塌、滑坡、泥石流等已經(jīng)成為對(duì)我國(guó)危害最大的地質(zhì)災(zāi)害。尤其是近年來(lái)，隨著礦產(chǎn)資源開(kāi)采及山區(qū)工程開(kāi)發(fā)活動(dòng)的增強(qiáng)，崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害大有愈演愈烈之勢(shì)。災(zāi)害的監(jiān)測(cè)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(cè)的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化已經(jīng)成為目前滑坡安全監(jiān)測(cè)勢(shì)在必行的趨勢(shì)?？梢灶A(yù)見(jiàn)，徠卡GeoMoS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將在我國(guó)滑坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)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(kù)和網(wǎng)絡(luò)通信構(gòu)架，為將各個(gè)滑坡的原始監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式傳送到遠(yuǎn)離滑坡的控制中心或者大壩監(jiān)測(cè)中心提供了可靠的技術(shù)保障。同時(shí)，統(tǒng)一的滑坡監(jiān)測(cè)平臺(tái)也使得各種傳感器的數(shù)據(jù)集成、自動(dòng)化采集、監(jiān)控、報(bào)警、圖形和數(shù)字分析、系統(tǒng)備份成為一件易于維護(hù)的工作。一旦系統(tǒng)投入自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)，無(wú)須再投入任何人力就可以在世界上任何時(shí)間和地方查詢某處滑坡的安全運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，從真正意義上實(shí)現(xiàn)滑坡的遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理。

(本專(zhuān)欄由徠卡測(cè)量系統(tǒng)和本刊編輯部共同主辦)