摘要：介紹了GPS—RTK露天礦邊坡監測系統基本情況，闡述了GPS—RTK技術監測露天礦邊坡的過程及技術要點，根據GPS—RTK系統對露天礦邊坡監測的記錄數據和變化趨勢提出了邊坡預警的準則.

　　關鍵詞：露天礦，邊坡監測，GPS—RTK技術，監測過程

　　Abstract: This paper introduces the GPS - RTK open-pit slope monitoring system basic situation, elaborated GPS, RTK technology to monitor the open-pit slope process and technical key points, according to the GPS RTK system of surface mine slope monitoring recording data and change trend puts forward slope warning criteria.

　　Key words: open pit mine, slope monitoring, GPS - RTK technology, monitoring process

　　中圖分類號：TV547.5 文獻標識碼：A 文章編碼：

　　礦產資源的開采方式多種多樣，露天開采就是其中的一種常見的采礦形式.露天開采的邊坡穩定問題一直是困擾巖土工程界的一個關鍵問題.目前，有關露天開采邊坡穩定問題的研究仍停留在實驗室研究和經驗判斷法的水平上.要想正確、合理地從根本上研究露天開采的邊坡穩定問題，就必須深入生產第一線

　　獲取大量的、廣泛的、全面的原型(實際)監測數據，然后，通過系統的數學分析才能總結出某些切合實際的結論和研究成果.同樣，要對露天采礦的生產安全進行有效、實時的監控和及時、科學的危險預警也必須對邊坡進行合理有效的監測.

　　衛星全球定位系統(GPS)的出現為露天礦邊坡的實時監測提供了理論上的可能，GPS—RTK技術的出現為露天礦邊坡的實時監測奠定了必要的基礎.近幾年，利用GPS—RTK技術實現了對露天礦邊坡的準實時，準動態三維監測(gP GPS—RTK露天礦邊坡監測系統)取得了良好的效果.

　　1 GPS—RTK露天礦邊坡監測系統的構成

　　1.1 系統配置

　　系統的硬件包括基站GPS接受機一臺套，流動站GPS接受機一臺套，系統的軟件包括GPS—RTK系統自身攜帶的衛星信息接受及數據處理軟件以及自主開發的邊坡穩定監測數據處理與分析軟件.

　　為了克服監測中的一些誤差，監測時基站GPS接受機與流動站GPS接受機的接受天線均卸掉基座，流動站GPS接受機天線與固定的垂準桿聯結(并且保證在歷次監測中始終總用該垂準桿)，這樣就可以消除基站天線高與流動站天線高測量誤差對監測結果的影響，從而提高監測的精度.

　　1.2 監測現場的布置

　　整個監測現場由一個監測基站，三個校驗基站和若干個邊坡監測點構成.

　　監測基站與校驗基站均應遠離露天開采現場，根據筆者經驗，監測基站與校驗基站到露天開采現場的距離應大于3km.監測基站與校驗基站均應設置鋼筋混凝土高墩式強制歸心標志，同時應滿足以下條件：

　　(1)設站處土質要堅實，地質結構要高度穩定;(2)地勢高，視野要開闊;(3)周圍不得有高度角大于100的障礙物;(4)周圍100m 范圍內不得有強電磁干擾(比如無線電臺、高壓線、微波站、自動氣象臺等)，且不得有能導致多路徑效應的GPS信號反射體(比如大面積水域、高大建筑物等).

　　校驗基站的作用是為了檢驗監測基站的穩定性，當發現監測基站不穩定時可以根據校驗基站的基準坐標反求出監測基站的真實坐標，并據此對相對應的邊坡監測點的坐標進行可寫的訂正(修正).

　　邊坡監測點應在實地灌埋內鑲鋼筋頭的混凝土標志，鋼筋頭的頂端應加工有十字花，十字花的交點即代表監測點(當然，對于巖基邊坡也可以通過鉆孔灌埋鋼筋頭).邊坡監測點包括礦坑外地表監測點(設置范圍為礦坑外lkm 以內，呈格網狀布置，相鄰點間距離以200 500m 為宜)，開采層坡面監測點(沿開采層坡頂線和坡底線均勻布置，同一線上相鄰監測點間的距離以100m左右為宜)及運輸道監測點(沿運輸道邊緣均勻布置，相鄰監測點間的距離以50m 為宜).

　　2 GPS—RTK露天礦邊坡監測系統監測過程

　　2.1 監測基準系統的選擇

　　監測基準系統的采用基于wGS一84橢球(即GPS橢球)的獨立平面直角坐標系統和GPS大地高系統，以過礦坑中心的子午線為中央子午線，以過礦坑最大開挖深度的一半處的高程面為距離投影基準面.

　　2.2 基礎信息采集

　　基礎信息采集只進行一次.

　　2.2.1 監測基站三維坐標(基準坐標)的確定 將GPS—RTK基站接受安置在監測基站上接受GPS衛星信號獲得監測基站的WGS一84(經度L，緯度B，大地高^)，再根據選定的中央子午線及距離投影面將監測基站WGS一84坐標轉換為相應的獨立平面直角坐標(x ，y)及GPS大地高h.

　　2.2.2 校驗基站三維坐標(基準坐標)的確定將GPS—RTK基站接受機安置在監測基站上，輸入其三維坐標、GPS天線高(輸入零)、衛星截止高度角、數據采樣率、數據鏈通訊參數(包括通訊串口、波特率、起始位、數據位、停止位、奇偶校驗位等)然后將DGPS設置為輸出(out).

　　將流動接受機依次強制歸心安置在各校驗基站上按快速靜態測量(或靜態測量)模式獲得各校驗基站的三維坐標.當然，測量時流動接受機也應進行一些必要的設置[包括初始化、坐標系數參數、與基站接受機相同的GPS衛星數據接受控制參數、數據通訊參數、GPS天線高(輸入零)、DGPS設置為輸入(in)].

　　2.2.3 邊坡監測點三維基準坐標的確定

　　同§2.2.2相似，將基站接受機安置在監測站上設置好相應參數，將流動接受機安裝在垂準桿上依次在各邊坡監測點上流動(流動接受機在每個邊坡監測點上測量時也必須進行相應的參數設計，方法同§2.2.2)，按RTK(Real Time Kinematic Technique)測量模式測出各邊坡監測點的三維基準坐標.RTK測量模式，流動接受機在每個邊坡監測點上的停留時間不超過lmin.一個百余點的露天礦山，邊坡監測點的三維基準坐標可以在1個工作日內完成.

　　2.3 邊坡形變測量

　　邊坡形變測量是按一定的時間間隔進行的，當邊坡形變活躍時應縮短時間間隔，必要時可進行準實時監測和重點部位的強化實時監測.

　　每次邊坡的形變測量的方法與過程同§2.2.3(即邊坡監測點的三維基準坐標確定)，通過RTK測量獲得各邊坡監測點的新三維坐標.

　　3 邊坡移動監測數據分析

　　根據邊坡移動監測數據可繪制邊坡變形時程(或進/大)移動曲線，根據移動曲線粗略判斷邊坡移動趨勢，并據此對邊坡移動性做出初步判斷.圖1為某露天礦23#測點水平位移過程線，從圖1可見，水平位移隨邊坡的挖深呈現一種逐漸增大的趨勢，但水平位移有小幅回擺現象，這種回擺現象產生的原因往往是觀測誤差所致.

　　4 邊坡監測的預警準則

　　通過工程實踐與大量的工程實錄調查，筆者初步總結出了邊坡預警的基本準則，當出現下列情況之一時應進行安全預警.

　　(1)邊坡平均移動量大于10mm/d;

　　(2)邊坡局部最大移動量大于20mm/d;

　　(3)邊坡局部最大累積移動量大于0.001H(H 為邊坡最大高度);

　　(4)邊坡周邊地形局部塌陷量大于5mm/d;

　　(5)邊坡周邊地形局部塌陷總量大于23cm;

　　(6)邊坡出現局部涌水.

　　5 結束語

　　GPS—RTK技術在露天礦邊坡監測中有著良好的表現，它可以有效地實現露天礦邊坡三維監測的準實時化、準動態化，可顯著地提高監測效率.GPS—RTK 的最大優點還表現在它沒有通視要求(即測量時不要求基站接受機與流動接受機相互看得見)，從而克服了地形因素對測量過程的影響，因此可以完成傳統測量手段難以完成或無法完成的工作.

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