陳建坤

（湖南有色新田嶺鎢業(yè)有限公司 湖南 郴州 423000）

1 不穩(wěn)定斜坡監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取

1.1 監(jiān)測內(nèi)容與方法

震中不穩(wěn)定斜坡位于汶川縣映秀鎮(zhèn)牛圈溝飛魚咀對面（即二號攔砂壩右側(cè)），為一土砂質(zhì)不穩(wěn)定斜坡，滑坡在地貌上呈北向U形凹地，縱長約70m，寬約30m，上側(cè)以滑坡后沿山體為界，左右兩側(cè)以山體叢生灌木為界，下部以公路為界，滑體總面積2000m2，一旦發(fā)現(xiàn)滑坡會阻斷道路，阻塞河道，影響人們的正常的生活。

本控制網(wǎng)平面坐標外業(yè)觀測采用中國中海達測繪公司生產(chǎn)的HD8200G單頻GPS接收機6臺，觀測方法采用靜態(tài)相對定位的方法進行野外數(shù)據(jù)采集。

控制網(wǎng)高程坐標采用日本生產(chǎn)的拓普康GTS7501全站儀進行測量，具有許多特性和特點：高精度且實際精度遠高于標稱指標，該全站儀測角精度為1″，標稱測距精度為2mm+2ppm，一般氣象條件下的測程為3000m。

坡體形變監(jiān)測點平面坐標采用日本生產(chǎn)拓普康GTS-102型全站儀進行觀測，高程采用萊卡NA720光學水準儀進行觀測。

1.2 主要精度指標

震區(qū)牛圈溝不穩(wěn)定斜坡要求按《全球定位系統(tǒng)（GPS）測量規(guī)范》的C級GPS點布設。

國家水準網(wǎng)布設成一等、二等、三等、四等4個等級。現(xiàn)用的水準測量規(guī)范為：GB/T 12897-2006《國家一、二等水準測量規(guī)范》與GB/T 12898-2009《國家三、四等水準測量規(guī)范》。工程上常用的水準測量為：三、四等水準測量；等外水準測量。

表1 常用地表不穩(wěn)定斜坡垂直位移監(jiān)測方法各自特點

1.3 控制網(wǎng)點布設

牛圈溝飛魚咀對面不穩(wěn)定斜坡的控制網(wǎng)遵守布設原則布設為了6個點，其中D03，D04為基準點，其它控制點分別為D05，D06，D07，D08。

1.4 控制網(wǎng)施測

（1）GPS測量：

GPS控制網(wǎng)外業(yè)觀測時，作業(yè)人員應參照靜態(tài)觀測基本作業(yè)技術(shù)要求來執(zhí)行。天線對中誤差不應大于3毫米，基座圓水準氣泡必須居中，觀測前后在天線互為120°方向上量取天線斜高，互差應小于5毫米。開機后把測站相關(guān)信息輸入GPS接收機并做外業(yè)觀測記錄。牛圈溝局部控制網(wǎng)采用4臺中海達GPS同時段測量，由于牛圈溝地形復雜，開機時間不少于2小時。

圖1 牛圈溝飛魚咀對面不穩(wěn)定斜坡控制網(wǎng)布設圖

圖2 震區(qū)牛圈溝不穩(wěn)定斜坡外觀變形監(jiān)測點布置圖

表2 控制網(wǎng)點坐標

（2）全站儀對向三角高程測量的原理

對向觀測又稱為往返觀測，其觀測原理與單向觀測相同。將全站儀置于A 點，棱鏡置于B 點，測得A、B 兩點間的高差hAB，hAB稱為往測高差；再將全站儀置于B 點，棱鏡置于A 點，測得B、A 兩點間的高差hBA，hBA稱為返測高差。往返兩次觀測高差的平均值即可作為最終的測量結(jié)果。往測計算公式：

返測計算公式：

式中：S往、S返、α往和α返分別為往返觀測的斜距和豎直角，i往、i返、v往和v返分別為往返觀測的儀器高和棱鏡高，K往和K返分別為往返觀測時的大氣折光系數(shù)。在全站儀進行往返測量時，如果觀測是在相同氣象條件下進行的，特別是在同一時間進行，則可假定大氣折光系數(shù)對于反向觀測基本相同，因此。又和同是A、B兩點間的平距，也可認為近似相等，即有：

從式（1）、（2）可得對向觀測計算高差的基本公式為：

式中符號意義同前。

因此，在氣象條件穩(wěn)定時，全站儀對向三角高程測量可以不考慮地球曲率及大氣折光系數(shù)的影響，與單向觀測相比有明顯優(yōu)勢。

1.5 形變監(jiān)測點布設

牛圈溝宜使用方格網(wǎng)型，方格網(wǎng)型為在不穩(wěn)定斜坡體范圍內(nèi)，多條縱向、橫向測線近直交，組成方格網(wǎng)，測點設在測線的交點上（也可加密布設在交點之間的測線上）。這種網(wǎng)型測點的分布的規(guī)律性強，且較均勻，監(jiān)測精度高，適用于不穩(wěn)定斜坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜，或群體性不穩(wěn)定斜坡體。

1.6 形變監(jiān)測點施測

布樁采用大鐵錘把木樁打入監(jiān)測點位置中，并用小鐵錘打進木樁中，并同時反復用鋼卷尺測量樁高，使它控制在10cm。由于鋼卷尺的精度不高，經(jīng)過實地測量操作，方法可行。

牛圈溝飛魚咀對面不穩(wěn)定斜坡應采用前方交會法，在D06號點架全站儀，對后視點D05，檢驗誤差精度，前視點為各樁號點，觀測各樁號點的坐標。高程觀測采用精密萊卡NA700水準儀配合5米塔尺從D07號引高程，用聯(lián)測方法測量上中下各兩排木樁，其中測量為A，B，E，F(xiàn)，H，I排。通過全站儀與水位儀測量的高程對比，解算出高差。

2 不穩(wěn)定斜坡監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

2.1 GPS數(shù)據(jù)處理

牛圈溝閉合導線數(shù)據(jù)處理結(jié)果

X、Y坐標以牛圈溝D03、D04為基準解算閉合導線數(shù)據(jù)結(jié)果為準，高程H用以牛圈溝D03、D04為基準的GPS數(shù)據(jù)結(jié)果為準。

圖3 震區(qū)牛圈溝不穩(wěn)定斜坡控制網(wǎng)

2.2 三角高程數(shù)據(jù)處理

全站儀對向三角高程測量的中誤差：

表3 數(shù)據(jù)融合最終結(jié)果控制網(wǎng)點坐標

表4 形變監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)結(jié)果

表5 區(qū)不穩(wěn)定斜坡樁位水準測量

根據(jù)誤差傳播定律，由公式（2.4）進行微分，并轉(zhuǎn)變?yōu)橹姓`差關(guān)系式，則式（2.4）可變?yōu)椋?/p>

式中：mh為往返觀測平均高差中誤差，mS往、mS返、mα往和mα返分別為往返斜距和堅直角中誤差，mi往、mi返、mv往和mv返分別為往返儀器高和棱鏡高量取中誤差，其他符號意義同前。由于儀器和觀測條件相同，可取mα往=mα返=mα，mS往=mS返=mS，S往=S返S，mi往=mi返=mv往= mv返=m，α往=α返=α。于是式（3.5）可簡化為：

對式（3.6）進行開平方，則：

三角高程數(shù)據(jù)采用南方平易2005軟件進行數(shù)據(jù)處理，最終獲取合格的高程數(shù)據(jù)結(jié)果。

2.3 數(shù)據(jù)融合

對GPS和三角高程數(shù)據(jù)的處理結(jié)果進行融合，平面坐標以GPS處理出來的X、Y坐標為準，高程坐標H以三角高程處理處的結(jié)果為準，最終得到控制點的精確坐標。如圖所示：

2.4 監(jiān)測點平面坐標數(shù)據(jù)處理

對照《樁號點號觀測對照表》，將全站儀獲取的每個形變監(jiān)測點的3個坐標挑選出來，統(tǒng)一匯總好，再將其錄入Excel表格，編輯公式，求解出形變監(jiān)測點坐標的平均值，再將其平面坐標提取出來即可，如下表所示

2.5 監(jiān)測點水準高程數(shù)據(jù)處理

水準測量外業(yè)式作結(jié)束后，要檢查手簿，再計算各點間的高差。經(jīng)檢核無誤后，才能進行計算和調(diào)整高差閉合差。最后計算各點的高程。

2.6 不穩(wěn)定斜坡體形變數(shù)據(jù)處理

不穩(wěn)定斜坡體整體流域因地震，水流等因素的影響會產(chǎn)生形變，對其整體的地形改變量測量具有重要意義。將所獲取的地形數(shù)據(jù)導入南方CASS7.0數(shù)據(jù)處理軟件，按照草圖上所畫的區(qū)域和標記的點號，用復合曲線畫好滑坡的邊界線，然后在圖面上生成三角網(wǎng)和0.5米等高距的等高線，生成不穩(wěn)定斜坡的大比例尺地形圖。

圖4 震區(qū)牛圈溝不穩(wěn)定斜坡1：100大比例尺地形圖

3 結(jié)論

（1）利 用GPS、GPT-102全站儀，建立野外控制網(wǎng)和觀測站點，繪制大比例尺地形圖，可以實現(xiàn)對震中不穩(wěn)定斜坡進行動態(tài)監(jiān)測。

（2）將牛圈溝飛魚咀對面的不穩(wěn)定斜坡（ 即D05～D07控制點之間的不穩(wěn)定斜坡）確定為首批實施重點監(jiān)測對象是正確的，監(jiān)測設計基本原則合理，監(jiān)測手段及監(jiān)測技術(shù)切實可行，行之有效。

（3）監(jiān)測實施過程可以分為儀器埋設與安裝、現(xiàn)場觀測、資料處理與分析、信息反饋及預測預報等5個基本環(huán)節(jié)來完成，它們對于掌握和認識各不穩(wěn)定斜坡體的穩(wěn)定性性狀缺一不可。

（4）監(jiān)測成果與不穩(wěn)定斜坡現(xiàn)場宏觀特征相符，說明監(jiān)測成果的可靠性和科學性；另外，在已獲取各類監(jiān)測資料的基礎上，信息反饋必須及時、準確即時應重視和加強資料的綜合分析、管理和預測預報工作。