張亞明 徐恕

摘要：滑坡監(jiān)測具有鮮明的行業(yè)特性：山高坡陡、植被茂密、通視困難，且監(jiān)測周期長，監(jiān)測控制點容易破壞。本文通過實例論述了應(yīng)用GPS技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的數(shù)據(jù)處理方法，提出了GPS應(yīng)用中值得注意的幾個問題，獲得了一些有實用價值的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：GPS;滑坡;監(jiān)測;處理方法

1前言

常規(guī)測量方法進(jìn)行滑坡監(jiān)測往往難以進(jìn)行，隨著GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的發(fā)展，因其“高效、經(jīng)濟(jì)、可靠”的優(yōu)勢，在各行業(yè)工程測量中得到廣泛應(yīng)用。但是GPS屬于衛(wèi)星大地測量范疇，怎樣針對滑坡的特性，在小范圍內(nèi)建立滑坡監(jiān)測控制網(wǎng)中合理、充分地應(yīng)用GPS技術(shù)，一直是工程測量人員較為關(guān)注的問題。作者通過三峽庫區(qū)某地滑坡監(jiān)測成果的數(shù)據(jù)處理體會，提出了GPS應(yīng)用中值得注意的幾個問題，獲得了一些有一定參考價值的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)。

2布網(wǎng)方案：

GPS網(wǎng)中測站點之間無需保持通視，對圖形條件也沒有硬性規(guī)定，因而網(wǎng)的設(shè)計和選點等更為自由、方便?？墒∪ブ虚g的一些坐標(biāo)傳遞點。GPS監(jiān)測網(wǎng)的設(shè)計一般是在滑坡區(qū)外地質(zhì)穩(wěn)定的地方選擇3-4個固定點作為基準(zhǔn)點，在滑坡內(nèi)布設(shè)監(jiān)測點。

GPS監(jiān)測網(wǎng)選點時主要考慮監(jiān)測點在滑坡區(qū)的位置是否合理和能否順利地接收衛(wèi)星信號的問題。如：

1）測站周圍在高度角13°以上是否存在成片的障礙物。

2）測站離電視臺、電臺、移動通訊臺站、微波中繼站等強(qiáng)信號源保持一定的距離。觀測期間，不得在天線50 m以內(nèi)使用電臺，10m以內(nèi)使用對講機(jī)。（詳見接收機(jī)說明書，不同的儀器有不同的要求），以防過強(qiáng)的信號進(jìn)入天線，損壞前置放大器。

3）測站離開變電站、高壓線等信號干擾物一定距離（如200m，以免影響衛(wèi)星信號的接收）。

4）測站不應(yīng)選在房屋、圍墻、廣告牌、山坡陡坎、大面積平靜水面（湖、池塘等）附近，汽車也不應(yīng)停在測站附近，以避免產(chǎn)生多路徑誤差。

3 野外觀測

技術(shù)依據(jù)為：《工程測量規(guī)范》（GB50026--93）《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》（GB/T18314--2001）。

由于一般滑坡監(jiān)測點距離都比較短（1千米左右），所以采用單頻或雙頻GPS接收機(jī)均能夠滿足野外數(shù)據(jù)采集要求，我們采用五臺套Trimble 5700雙頻GPS接收機(jī)，儀器標(biāo)稱精度5mm+1PPm。進(jìn)行首期數(shù)據(jù)的測量，首測時段>8小時，常規(guī)監(jiān)測期間野外觀測時段>4小時

4 ?GPS數(shù)據(jù)處理

GPS數(shù)據(jù)內(nèi)業(yè)處理采用Trimble公司的商用平差軟件TGO v1.62版進(jìn)行，整個平差過程可分兩步：首先在WGS-84坐標(biāo)系下進(jìn)行基線解算，然后進(jìn)行無約束平差，對整網(wǎng)的內(nèi)符合精度進(jìn)行分析，我國“全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范（國家標(biāo)準(zhǔn)）”規(guī)定，只按三角形進(jìn)行同步環(huán)檢驗。經(jīng)驗算各期閉合環(huán)的閉環(huán)差滿足規(guī)范要求.首期野外成果對整網(wǎng)的內(nèi)符合精度進(jìn)行分析，確認(rèn)無粗差存在后，再用同濟(jì)大學(xué)測量系研制的平差軟件TGPPS4.03進(jìn)行檢驗，所得基線解算結(jié)果較差如下：最大值1.8mm，最小值0.5mm，說明基線測量結(jié)果可靠。

5 GPS滑坡監(jiān)測網(wǎng)平差

GPS滑坡監(jiān)測網(wǎng)的最大特點是邊長短，精度要求高，針對這些特點，我在滑坡監(jiān)測的外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中采用了一些特殊的方法.一般GPS工程網(wǎng)平差都是進(jìn)行國家標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系下，使用兩個以上已知點進(jìn)行約束網(wǎng)平差.而滑坡監(jiān)測中在一些特殊的情況下我一般采用基準(zhǔn)點與監(jiān)測點之間的單基線法.下面以監(jiān)測實例的首測及5期監(jiān)測平差結(jié)果來分析比較兩種方法對監(jiān)測精度的影響.

監(jiān)測點成果采用兩種方法平差解算：第一種方法是采用解算合格的全部基線，然后以J2點作為起算點平差;另外一種方法是解算與J2相連的8條基線，以J2點為已知點進(jìn)行單基線解算.兩種平差方法得到的監(jiān)測點點位中誤差可以看出，采用單基線法平差的中誤差為采用網(wǎng)平差法的50-60%，也就是單基線法精度較高.部分點位網(wǎng)平差法和單基線法平差結(jié)果差異平面位置在1mm以內(nèi)，高程差大部分在5mm以內(nèi).

6 ?GPS監(jiān)測網(wǎng)高程的處理

GPS定位只能獲得大地高H，要把大地高轉(zhuǎn)換成正常高h(yuǎn)，兩者之間有一個差為高程異常ξ，即H=h+ξ，必須知道ξ后才有可能將H轉(zhuǎn)換為h，對于小范圍的滑坡監(jiān)測而言，通常都是求出各期坐標(biāo)差值進(jìn)行比較.因此為了減少大地高轉(zhuǎn)化為正常高的精度損失我在處理GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)時一般情況下把大地高作為滑坡監(jiān)測點的最終成果.

結(jié)論

利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害滑坡監(jiān)測時，在某些特殊的GPS監(jiān)測網(wǎng)平差時，利用基準(zhǔn)點至監(jiān)測點的單基線解算較為有利.分析原因：在GPS監(jiān)測網(wǎng)中，由于受到衛(wèi)星在天空中分布狀況及衛(wèi)星本身的狀態(tài)影響，監(jiān)測點分布狀況的不同，會對接收衛(wèi)星的信號質(zhì)量產(chǎn)生影響，在網(wǎng)平差法中引入了部分質(zhì)量欠佳的基線向量參與平差解算，從而影響了部分監(jiān)測點的解算質(zhì)量.單基線法平差能夠有效的避免基線網(wǎng)中不良基線給平差帶來的不利影響.

單基線解算的成果由于沒有多余的檢核條件，如果單基線本身精度不理想，對解算的監(jiān)測結(jié)果會產(chǎn)生很大影響，甚至得出錯誤的監(jiān)測成果.這就需要計算者憑經(jīng)驗和多次監(jiān)測成果的連續(xù)性綜合判斷結(jié)果的真?zhèn)?在基線的解算時由于基準(zhǔn)點在不同時間段接收衛(wèi)星的信號質(zhì)量不一樣，在解算的時候應(yīng)該選擇觀測條件最好的基準(zhǔn)點作為起算點，再采用單基線法解算監(jiān)測點的結(jié)果作為最后的監(jiān)測成果.

參考文獻(xiàn)

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