吳幫強

（重慶一三六地質隊，重慶 401147）

引言

所謂實時GPS技術就是地理信息定位系統(tǒng)能夠對地理信息進行有效監(jiān)控，而自然界普遍存在各種荷載變形體，其形狀大小和受力情況隨時間發(fā)生明顯變化，變形體的變形是允許的，但如果超過允許的范圍，就會引發(fā)非常嚴重的地質災害，利用專業(yè)的實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)，對滑坡現(xiàn)象進行全面監(jiān)測，能夠對變形情況進行有效干預和預警預報。

一、實時GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning System),以其連續(xù)、實時、高精度、全天候測量和自動化程度高等優(yōu)點,對經(jīng)典大地測量學以及地球動力學研究的諸多方面產(chǎn)生了極其深刻的影響。在實時GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)應用時，主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、防雷系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、后期數(shù)據(jù)處理、服務器和網(wǎng)絡安全維護系統(tǒng)等。目前，GPS技術已經(jīng)廣泛應用于各類變形監(jiān)測中，如城市地面沉降變形監(jiān)測、大壩變形監(jiān)測、橋梁變形監(jiān)測、滑坡監(jiān)測、高層建筑物變形監(jiān)測、礦區(qū)變形監(jiān)測等等。通過對GPS、GLONASS、北斗的定位數(shù)據(jù)進行接收，能夠實現(xiàn)分布式運行，還可以利用大數(shù)據(jù)對所接收的數(shù)據(jù)信息進行快速處理，從而提高數(shù)據(jù)變形監(jiān)測的整體安全性。實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過周期性的重復訓練。對被測物體變形速率進行準確判斷，如果被監(jiān)測的變形體速率緩慢，可以采用傳統(tǒng)的靜態(tài)GPS監(jiān)測以及連續(xù)GPS監(jiān)測。如果被偵測體變形速度非?？?，監(jiān)測環(huán)境比較惡劣時，也應該采用實時GPS動態(tài)監(jiān)測。有效對監(jiān)測點進行合理控制，確保監(jiān)測的精度達到厘米級別。在GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)構建時，能夠判斷滑坡邊界，還能夠根據(jù)實時GPS監(jiān)測點的數(shù)據(jù)信息進行正確處理，確?；逻吔绲玫胶侠砜刂?，還能夠通過實時GPS變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)成果進行分析，把握滑坡區(qū)域的動態(tài)變化情況，根據(jù)實時GPS變形監(jiān)測結果進行準確處理，也能夠實現(xiàn)分區(qū)分塊監(jiān)測預警，根據(jù)地面巡查結果進行有效監(jiān)督。

GPS可以作為現(xiàn)代大地測量的技術手段實現(xiàn)三維大地測量。操作簡單方便。不需查看國際，即可同時測量點的三維位移。不受氣候條件限制，很容易實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動化。通過優(yōu)化算法可以減弱或者消除系統(tǒng)誤差的影響，可以直接使用地面高度測量垂直變形。特別是，滑坡監(jiān)測最關心的是監(jiān)測兩個階段獲得的監(jiān)測點坐標之間的差異，而不是監(jiān)測點本身的坐標。這樣，即使兩個階段的監(jiān)視中包含的共同系統(tǒng)錯誤分別影響兩個階段的坐標值，也不會影響獲得的變形。因此，GPS技術在變形監(jiān)測中迅速推進，成為一種滑坡監(jiān)測新技術。GPS滑坡變形監(jiān)測方法。周期模式如果可以認為泥石流的變形率非常慢，在當?shù)貢r間和空間區(qū)域穩(wěn)定，則使用多個GPS接收器定期逐點手動收集數(shù)據(jù)，相位間變形通過后處理獲得。連續(xù)性模式。GPS監(jiān)測技術的持續(xù)運行主要利用GPS高精度、自動化、全天候的優(yōu)勢，不需要在測量點之間查看，已廣泛應用于地殼變形監(jiān)測等領域。根據(jù)不同的數(shù)據(jù)處理方法，連續(xù)GPS監(jiān)測技術分為實時動態(tài)監(jiān)測和固定連續(xù)采集參考站。實時動態(tài)監(jiān)測主要用于監(jiān)測目標的動態(tài)變化，數(shù)據(jù)收集密度高，實時計算每個點的位置。

二、實時GPS變形監(jiān)測存在的問題以及解決措施

目前實時GPS變形監(jiān)測在工作區(qū)域內，由于受到網(wǎng)絡信號強度的影響，有部分網(wǎng)絡經(jīng)常出現(xiàn)掉線的問題，造成數(shù)據(jù)傳輸中斷。為此應該通過增加外部通訊模塊的方式，確保信號強度得到有效提高，保證數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可持續(xù)。如果受到降雨降雪天氣的影響，很容易造成太陽能電池板無法持續(xù)供電，需要通過人工除雪。要根據(jù)不同的季節(jié)，對太陽能電池板的方向和角度進行及時清理，避免積雪在太陽板上停留過長時間。有時候衛(wèi)星信號的路徑影響非常大，還可能引起短時間或者瞬間跳動的情況，造成數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏移，要積極針對系統(tǒng)內的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行濾波處理，確保數(shù)據(jù)的真實可靠。

目前很多區(qū)域都采用實時GPS變形監(jiān)測系統(tǒng)技術對礦山的利用狀況進行調查，而且調查精度更高，通過衛(wèi)星掃描能夠不受天氣環(huán)境的影響，無論什么樣的時間都能夠獲得第1手調查數(shù)據(jù)。為了能夠確保實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)在滑坡試驗中監(jiān)測結果的有效性，我們可以使用全站儀測量技術同GPS單歷元技術來進一步觀察并監(jiān)測出滑坡變形的整個過程看，雖然全站儀的監(jiān)測頻率比較低，同時全站儀的兩個監(jiān)測位置還有2m的距離，在滑坡變形過程中，滑坡體上會有很多的裂縫，所以導致滑坡在每個方向上的變形情況都是不一樣的，但是實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測結果同全站儀的監(jiān)測結果還是比較相接近的，同實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測誤差大約在15mm左右，證明實時GPS監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測結果是非常可靠的。

對于GPS自動監(jiān)測系統(tǒng)，在實際應用中，精密測量GPS接收器的價格非常高，因此系統(tǒng)建設成本很高。因此，由于費用高，適用于滑坡監(jiān)測受到很大限制。GPS天線陣列監(jiān)控技術是在監(jiān)控點安裝GPS天線，通過天線電纜連接到接收器的技術，系統(tǒng)可以根據(jù)串口設置自動連接，以獲得每個天線的衛(wèi)星接收信號。因此，在增加監(jiān)視點的數(shù)量時，不要增加GPS接收器，只需要增加與接收天線連接的天線電纜，從而大大降低了硬件成本。其他領域只有一個GPS接收器，可以降低系統(tǒng)的通信成本和數(shù)據(jù)處理復雜性。GPS天線陣列的數(shù)據(jù)處理方法與連續(xù)駕駛監(jiān)控技術相同，可以更準確地獲取監(jiān)控點。