張國起
(河北省地礦局國土資源勘查中心,河北 石家莊 050081)
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GPS在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用
張國起
(河北省地礦局國土資源勘查中心,河北 石家莊 050081)
摘 要:滑坡是我國比較常見的地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)當(dāng)前的人們的生活和財(cái)產(chǎn)帶來了很大的威脅,所以必須要加強(qiáng)對(duì)于滑坡的監(jiān)測和預(yù)防。GPS定位技術(shù)作為一項(xiàng)全天候、自動(dòng)化、靈活便捷的三維定位系統(tǒng),為滑坡監(jiān)測提供了便利。本文就山西省靈丘縣唐河水庫段陜京管道對(duì)GPS技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用做出探究,并由我中心對(duì)勘探所在地進(jìn)行1∶200地形圖測繪,對(duì)滑坡體在勘察施工期間進(jìn)行變形監(jiān)測。
關(guān)鍵詞:GPS滑坡監(jiān)測;基準(zhǔn)點(diǎn);測量
為了預(yù)防滑坡事故,我們需要獲取滑坡體的變形信息。傳統(tǒng)的監(jiān)測方式主要是通過群測群防獲取非重點(diǎn)滑坡的狀態(tài)信息,同時(shí)利用一般的監(jiān)測技術(shù)來得知滑坡的狀態(tài)信息。這種方式比較耗費(fèi)人力物力。GPS技術(shù)則為中尺度以上的范圍監(jiān)測帶來了技術(shù)支持,這項(xiàng)技術(shù)日新月異,為大面積的滑坡動(dòng)態(tài)監(jiān)測研究做出了突出貢獻(xiàn)。山西省靈丘縣唐河水庫段陜京管道地質(zhì)災(zāi)害勘查工程位于山西省靈丘縣西約20km的東河南鎮(zhèn)韓於地村附近,地理坐標(biāo)為東經(jīng)114°01′10″,北緯39°22′42″,南部有京原鐵路,北側(cè)緊鄰廣偏公路,測區(qū)海拔約1130m,屬山區(qū)地貌。在這個(gè)地段一旦發(fā)生滑坡事故就會(huì)給人們的生活帶來很大的損失,為了防止突發(fā)性互動(dòng),就需要建立起滑坡預(yù)防系統(tǒng)。
1.1 滑坡監(jiān)測的重要性
滑坡作為比較嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害,主要因?yàn)槭菬o法事先準(zhǔn)確預(yù)測出發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。正是由于這種突發(fā)性的特點(diǎn),當(dāng)前世界上的普遍作法是以防治為主,所以需要靠滑坡監(jiān)測來獲取數(shù)據(jù)作為預(yù)防依據(jù)。
1.2 滑坡外部變形監(jiān)測
滑坡外部變形監(jiān)測主要包括對(duì)于滑坡的表面位移監(jiān)測和深部位移監(jiān)測,這兩種監(jiān)測手段還可以相互驗(yàn)證?;卤砻嫖ㄒ槐O(jiān)測是滑坡外部變形監(jiān)測的重點(diǎn)內(nèi)容,通過測量的數(shù)據(jù)可以獲取滑坡體位移量的大小、方向以及變形速率,這是監(jiān)測滑坡的重點(diǎn),也是判斷滑坡是否穩(wěn)定的依據(jù)。
1.3 GPS自動(dòng)化的特點(diǎn)介紹
GPS自動(dòng)化監(jiān)測原理是利用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)在線獲取形變體的三維坐標(biāo)。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測,來對(duì)形變體進(jìn)行自動(dòng)化判斷,具有很突出的優(yōu)點(diǎn):
(1)不受環(huán)境干擾。
(2)不需要通視,適合野外實(shí)時(shí)監(jiān)測。
(3)數(shù)據(jù)比較同步,有利于作為判斷依據(jù)。
(4)數(shù)據(jù)采集速度快,使用快捷。
(5)數(shù)據(jù)采集精度高。
(6)能夠全天監(jiān)測,節(jié)省人力。
正是由于GPS具有以上幾個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn),所以在滑坡監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用,可以作為一項(xiàng)有效的監(jiān)測手段。另外,雖然GPS的大地高精度雖然比較差,但是其各點(diǎn)的高差還是有一定的價(jià)值的。因此,我們可以認(rèn)為各點(diǎn)的大地高差值基本恒定,精度在毫米級(jí),滿足三等水準(zhǔn)的精度要求,可以滿足山體滑坡監(jiān)測垂直位移的精度,因此采用GPS方法進(jìn)行觀測是可行的。
2.1 監(jiān)測人員和設(shè)備
我中心共投入1個(gè)測量組4名技術(shù)人員,全站儀1臺(tái),GPS接收機(jī)4臺(tái),計(jì)算機(jī)1臺(tái),惠普HPDesignJet500繪圖儀1臺(tái),佳能i400噴墨打印機(jī)1臺(tái);采用南方CASS2008地形地籍成圖軟件成圖,滑坡監(jiān)測采用南方測繪S86GPS接收機(jī)靜態(tài)觀測時(shí)間大于30分鐘。
2.2 平面控制測量
本測區(qū)采用1954年北京坐標(biāo)系,高斯投影,3度分帶,中央子午線114°;高程系采用1956年黃海高程系統(tǒng)。首級(jí)平面控制測量采用唐河水電站測圖期間控制點(diǎn)GPS4、GPS5、GPS19及GPS2,經(jīng)現(xiàn)場踏勘檢查,標(biāo)志完好,經(jīng)復(fù)核成果滿足成圖要求,可供利用,圖根控制測量采用GPSRTK測量??刂茰y量圖如圖1所示。
2.3 地形測量
監(jiān)測之前首先要檢查周圍環(huán)境,要求在檢測路段方圓兩公里內(nèi)沒有高壓線,沒有大功率電臺(tái),地勢開闊,便于GPS衛(wèi)星信號(hào)的接收,提高檢測數(shù)據(jù)精度。
本測區(qū)地形圖測繪使用全站儀配合GPS-RTK進(jìn)行數(shù)字化采集,內(nèi)業(yè)使用廣州CASS2008軟件成圖。成圖格式為廣州CASS2008-2004軟件的.dwg格式。地形圖基本等高距為0.5m,高程注記至0.01m。
測量時(shí)要找到基準(zhǔn)點(diǎn),本次測量選取各種建筑物、構(gòu)筑物按地物和地面相交幾何圖形作為該建筑物的范圍線,即以建筑物墻基礎(chǔ)外角為準(zhǔn)。施工期間以當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)現(xiàn)狀為準(zhǔn),本測區(qū)內(nèi)的灌木林地均為標(biāo)記植被符號(hào)。
2.4 數(shù)據(jù)處理
滑坡監(jiān)測采用GPS靜態(tài)觀測,基準(zhǔn)點(diǎn)采用唐河水電站測圖期間控制點(diǎn)GPS4、GPS5及GPS19,由于基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)間較長,經(jīng)復(fù)測滿足監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)要求。變形點(diǎn)布設(shè)6個(gè),利用已有點(diǎn)位5個(gè),新埋點(diǎn)位1個(gè),新埋點(diǎn)位采用如下形式。
觀測采用4臺(tái)南方靈銳S86GPS接收機(jī),靜態(tài)標(biāo)稱精度為平面3mm+1PPm、高程5mm+1PPm,同步觀測時(shí)間大于30分鐘,由于勘查面積比較小,沉降觀測基線距離超短,給觀測平差帶來一定影響,再就是施工工期較短,觀測周期短,期間為2011年1月1日至2011年1月25日,給滑坡的位移速率評(píng)價(jià)帶來一定難度。結(jié)合以上測量結(jié)果,統(tǒng)計(jì)并整理數(shù)據(jù)得到沉降量的折線圖如圖2所示。
2.5 結(jié)果分析
從監(jiān)測結(jié)果看,滑坡體位移量比較大,速率較快,建議進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)測,采取治理措施,防止事故發(fā)生。結(jié)合當(dāng)前的天氣、水文、地質(zhì)等情況可以得知,滑坡近期的變形主要原因在于最近暴雨條件下降水量過大,使得滑坡的總體重量增加,但是其基巖透水性差,這就使得雨水大量富集土體逐漸軟化,滑坡體強(qiáng)度逐漸降低,容易變形形成滑面。
表1 GPS6號(hào)點(diǎn)根據(jù)收集到資料從開挖前到2011年1月25日位移量
滑坡的監(jiān)測是一項(xiàng)長期的工作,通過在監(jiān)測中應(yīng)用GPS技術(shù)能夠有效地減少測量誤差,給監(jiān)測工作帶來了很大的便捷。本文通過分析了在進(jìn)行滑坡變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集時(shí)應(yīng)用GPS技術(shù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過分析數(shù)據(jù)得到滑坡變形的現(xiàn)狀。當(dāng)前,由于受到氣候、固體潮、電離層等影響,GPS監(jiān)測還存在著一些尚需解決的問題,這就需要我們操作人員還要繼續(xù)進(jìn)行技術(shù)改革,探究出一套精度更加高的、便捷的、受環(huán)境影響的技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及GPS應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,GPS技術(shù)必然將會(huì)在變形監(jiān)測方面上廣泛應(yīng)用起來。通過更加科學(xué)的監(jiān)測工作,利用更加便捷的方式,將會(huì)大大減少測量人員的危險(xiǎn)系數(shù),增加對(duì)滑坡預(yù)測的準(zhǔn)確度,降低因?yàn)榛陆o人們?cè)斐傻奈:Α?/p>
參考文獻(xiàn)
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中圖分類號(hào):P258
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A