陳雄新

摘 要：我國(guó)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在一定程度上促進(jìn)了GPS技術(shù)的發(fā)展，GPS技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)展，尤其是滑坡監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。文章針對(duì)GPS技術(shù)進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集及控制進(jìn)行深入的分析。

關(guān)鍵詞：GPS技術(shù)；滑坡；監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；采集；控制

1 概述

就目前來(lái)看，全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，GPS技術(shù)的應(yīng)用范圍處于不斷擴(kuò)展的趨勢(shì)，尤其是在監(jiān)測(cè)方面。GPS技術(shù)具有精度高、速度快以及全天候監(jiān)測(cè)等一系列優(yōu)點(diǎn)，人們開始逐漸重視GPS技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。

2 GPS技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 滑坡系統(tǒng)的構(gòu)成模型

在滑坡監(jiān)測(cè)工程中應(yīng)用GPS技術(shù)的過程中，可以將CPS滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)劃分為以下幾個(gè)系統(tǒng)模塊：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)；（2）數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)；（3）前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；（4）數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)。根據(jù)GPS滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以看到，各個(gè)系統(tǒng)模塊的工作可以將其看作一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的事項(xiàng)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是各個(gè)系統(tǒng)模塊之間的聯(lián)系樞紐，因此數(shù)據(jù)的采集雖然屬于前端系統(tǒng)工作，但是貫穿于整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集的有效性直接影響著整個(gè)GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的性能。如圖1所示，GPS檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成模型。

2.2 各個(gè)系統(tǒng)模塊的組成與功能

2.2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)主要由專用的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件組成，主要的功能是對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性，避免監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)丟失。

2.2.2 數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)接收與處理系統(tǒng)主要由解算軟件、接收設(shè)備等一系列事項(xiàng)組成，主要的功能就是接收數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并且對(duì)接收的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的解算處理，最后將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)算處理結(jié)果當(dāng)作一個(gè)精確的測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，對(duì)其加以保存。滑坡監(jiān)測(cè)經(jīng)常應(yīng)用相對(duì)定位，所以對(duì)于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的處理主要為整網(wǎng)平差與基線向量處理。

2.2.3 前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、單板機(jī)、各種檢測(cè)設(shè)備以及GPS接收機(jī)等一系列事項(xiàng)組成，主要的功能是對(duì)收集與傳輸監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地表坐標(biāo)、地下水位、深部位移以及降雨量等一系列監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；主要應(yīng)用已經(jīng)存在的公用通信網(wǎng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。主要根據(jù)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際地質(zhì)條件，并且與GPS接收機(jī)的特性相結(jié)合，對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行布網(wǎng)操作。

2.2.4 數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)。數(shù)據(jù)查詢分析系統(tǒng)主要由一系列應(yīng)用軟件組成，主要的功能就是對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、查詢以及報(bào)表輸出等操作，以此來(lái)滿足監(jiān)測(cè)過程中的需求。

2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備的特點(diǎn)

就目前來(lái)看，現(xiàn)有GPS滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各個(gè)系統(tǒng)模塊之間處于一個(gè)相互協(xié)調(diào)的狀態(tài)，而且協(xié)調(diào)性比較好，這在很大程度上發(fā)揮了GPS技術(shù)自身具備的測(cè)量精度高、實(shí)時(shí)觀測(cè)等多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在工程測(cè)量應(yīng)用中的效果十分顯著。但是，GPS滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并沒有充分考慮滑坡災(zāi)害具備的特點(diǎn)，所以GPS滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還存在一些需要完善的缺陷。

3 GPS技術(shù)進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集及控制的分析

3.1 現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集模式

監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置坐標(biāo)值是滑坡監(jiān)測(cè)過程中的重點(diǎn)事項(xiàng)，它主要是由GPS設(shè)備進(jìn)行測(cè)量而獲取的，因此現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集模式與GPS相對(duì)定位的數(shù)據(jù)采集模式類似?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)采集模式的特點(diǎn)，主要包括實(shí)時(shí)性、全天候等，工作模式主要為劃分時(shí)段進(jìn)行測(cè)量操作，在工作時(shí)段單向的將整個(gè)數(shù)據(jù)采集信息傳輸?shù)教幚硐到y(tǒng)模塊與數(shù)據(jù)接收模塊中。由于數(shù)據(jù)采集的時(shí)段已經(jīng)在人為操作下預(yù)先進(jìn)行了確定，而在系統(tǒng)工作中的改變存在一定的局限性，所以，前端數(shù)據(jù)采集能夠?qū)⑵浯_定為是一個(gè)固定頻率。

3.2 現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集模式中存在的矛盾

從滑坡方面來(lái)看，就已經(jīng)存在加速、孕育、停止以及減速等多個(gè)階段，再加之所在的地質(zhì)環(huán)境條件與人類活動(dòng)、暴雨以及振動(dòng)等一系列因素的干擾，導(dǎo)致滑坡的狀態(tài)與機(jī)理非常的復(fù)雜。因?yàn)檎麄€(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在單方面就已經(jīng)發(fā)揮了GPS技術(shù)具備的特點(diǎn)，并沒有重視滑坡災(zāi)害具備的特點(diǎn)，所以在工程測(cè)量中的應(yīng)用存在矛盾。為了對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行全面的收集，所以采用的數(shù)據(jù)采集頻率比較高，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的前端在不超過一定負(fù)荷條件的時(shí)候，會(huì)處于一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。但是，當(dāng)滑坡處于一個(gè)緩慢加速、蠕變過程中的時(shí)候，在一定程度上會(huì)造成大量采集數(shù)據(jù)的冗余，由于監(jiān)測(cè)具有實(shí)時(shí)性，所以不僅會(huì)造成負(fù)荷的增加，還會(huì)導(dǎo)致大量的冗余數(shù)據(jù)堆積于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，出現(xiàn)浪費(fèi)資源問題，而且在很大程度上增加了后端數(shù)據(jù)查詢、分析以及整理工作的難度。從另一個(gè)角度來(lái)看，若是降低監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采樣頻率，就可以有效的緩解此矛盾；但是，滑坡在暴雨條件下或者急劇加速的過程中遇到一些突發(fā)狀況的時(shí)候，如果采樣頻率過低會(huì)導(dǎo)致重要監(jiān)測(cè)信息的漏掉問題，甚至造成滑坡峰值點(diǎn)的爆發(fā)。因此，矛盾的焦點(diǎn)主要體現(xiàn)在現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集模式與滑坡災(zāi)害特點(diǎn)之間的結(jié)合不夠緊密。

3.3 滑坡監(jiān)測(cè)過程中的控制

3.3.1 在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)模型中引入控制。將控制引入整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，能夠有效的解決上文所提到的矛盾。由于現(xiàn)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的處理系統(tǒng)模塊與數(shù)據(jù)接收中主要使用的是GPS接收機(jī)，而且還有一些結(jié)合開發(fā)的軟件或者解算軟件，所以采用采樣控制的方法能夠有效的引入系統(tǒng)模型中。如圖2所示，主要是對(duì)圖1黑框部門重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。

與圖1相比較可以發(fā)現(xiàn)，可以在控制程序中加入處理系統(tǒng)模塊與數(shù)據(jù)接收模塊，然后形成一個(gè)整體，圖2中最為重要的位置在于對(duì)控制信號(hào)線的引入，這條控制信號(hào)線能夠有效的將機(jī)房中的數(shù)據(jù)接收處理系統(tǒng)與野外的前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)合在一起，形成一個(gè)智能系統(tǒng)。

3.3.2 控制程序功能。前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的單板機(jī)包含著控制程序協(xié)同，可以對(duì)其進(jìn)行編程操作，能夠很據(jù)實(shí)際需要對(duì)不同的數(shù)據(jù)采樣頻率進(jìn)行應(yīng)用，使檢測(cè)數(shù)據(jù)采樣在監(jiān)測(cè)過程中能夠跟隨監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化而作出相應(yīng)的調(diào)整。一般情況下，采用普通的采樣頻率，就能夠在很大程度上改善后端檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)的冗余問題；但是在情況出現(xiàn)變化的時(shí)候，例如：遇到暴雨或者滑坡加速嚴(yán)重等，采用比較高的采樣頻率能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的收集。根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)條件，與過往監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠制定一個(gè)等級(jí)存在差異的監(jiān)測(cè)密度，以此對(duì)不同等級(jí)的數(shù)據(jù)采樣頻率進(jìn)行有效的調(diào)整。

3.3.3 控制信號(hào)的作用。控制信號(hào)的作用，主要在于對(duì)野外的前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在工作過程中的頻率進(jìn)行合理的調(diào)整，在控制信號(hào)發(fā)送方面，可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)其進(jìn)行合理的設(shè)定，而且便于在控制程序的改動(dòng)過程中對(duì)檢測(cè)控制指標(biāo)進(jìn)行添加。

4 結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)模型中引入控制數(shù)據(jù)采集，是一種十分有效的方法，在已有工程上做出較小的改動(dòng)或者添加就能夠?qū)崿F(xiàn)；在新的工程中，在設(shè)計(jì)過程中對(duì)于控制數(shù)據(jù)采集的引入進(jìn)行合理的規(guī)劃之后，能夠在很大程度提升系統(tǒng)的整體性能，所以應(yīng)當(dāng)重視控制數(shù)據(jù)采集的引入。

參考文獻(xiàn)

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