深圳1220滑坡災(zāi)害對(duì)當(dāng)?shù)刈∶駨S房安全影響巨大，是多雨土坡地區(qū)自然災(zāi)害之一。本篇測(cè)繪工程師職稱論文采用GPS測(cè)量方法來進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)，研究GPS測(cè)量技術(shù)在滑坡監(jiān)測(cè)工程中的應(yīng)用方法。利用GPS測(cè)量技術(shù)的精準(zhǔn)度來測(cè)定滑坡情況，收集數(shù)據(jù)，為建立牢固的滑坡修整工程提供有效參考。

　　推薦期刊：《現(xiàn)代測(cè)繪》(雙月刊)曾用刊名：江蘇測(cè)繪，1978年創(chuàng)刊，本著反映現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)測(cè)繪科技成果向生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，促進(jìn)測(cè)繪行業(yè)科技進(jìn)步的辦刊宗旨，在廣泛交流測(cè)繪理論研究、應(yīng)用技術(shù)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)等主面受到了廣大測(cè)繪科技工作者的關(guān)愛。《現(xiàn)代測(cè)繪》堅(jiān)持為社會(huì)主義服務(wù)的方向，堅(jiān)持以馬克思列寧主義、毛澤東思想和鄧小平理論為指導(dǎo)，貫徹“百花齊放、百家爭(zhēng)鳴”和“古為今用、洋為中用”的方針，堅(jiān)持實(shí)事求是、理論與實(shí)際相結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)風(fēng)，傳播先進(jìn)的科學(xué)文化知識(shí)，弘揚(yáng)民族優(yōu)秀科學(xué)文化，促進(jìn)國(guó)際科學(xué)文化交流，探索防災(zāi)科技教育、教學(xué)及管理諸方面的規(guī)律，活躍教學(xué)與科研的學(xué)術(shù)風(fēng)氣，為教學(xué)與科研服務(wù)。

　　摘要：利用大地測(cè)量手段進(jìn)行滑坡體監(jiān)測(cè)，一直被廣泛采用，為更合理地在工程運(yùn)用中進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)測(cè)，文章對(duì)利用GPS技術(shù)進(jìn)行滑坡監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)模型展開了分析，就GPS測(cè)量技術(shù)的采用提出了一些有益的建議，可供參考。

　　關(guān)鍵詞：GPS;測(cè)量技術(shù);滑坡監(jiān)測(cè);系統(tǒng)模型

　　利用大地測(cè)量手段進(jìn)行滑坡體監(jiān)測(cè)，一直被廣泛采用，并取得了許多成功經(jīng)驗(yàn)，隨著GPS技術(shù)的迅速發(fā)展，測(cè)繪手段發(fā)生了巨大變化。目前GPS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于許多工程建設(shè)中，同時(shí)國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者研究表明：應(yīng)用IGS精密星歷和最新版本的GAM IT高精度GPS數(shù)據(jù)處理軟件處理數(shù)據(jù)，中短邊相對(duì)中誤差優(yōu)于1.4×10-7，長(zhǎng)邊相對(duì)中誤差優(yōu)于1.8×10-9，最弱點(diǎn)點(diǎn)位中誤差水平分量?jī)?yōu)于 2mm，可以滿足測(cè)量控制及滑坡監(jiān)測(cè)精度的要求，而高程監(jiān)測(cè)可直接使用通過網(wǎng)平差獲得地高精度的大地高差。另外通過大量實(shí)踐證實(shí)，GPS內(nèi)符合精度一般可達(dá)1～2ppm，采用適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法求得高程異常后，計(jì)算為我國(guó)所用的正常高與水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果的不符值，平原地區(qū)在3～20mm，山區(qū)約為10～50mm。目前GPS水準(zhǔn)可以滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。測(cè)繪工程大隊(duì)利用已購(gòu)置GPS設(shè)備，對(duì)正繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的某滑坡進(jìn)行了監(jiān)測(cè)研究，取得了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)作業(yè)提供了依據(jù)。

　　一、GPS測(cè)量及基本方法

　　GPS是20世紀(jì)70年代早期在原導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生的一種應(yīng)用范圍很廣的進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)導(dǎo)航、定位系統(tǒng)。GPS測(cè)量是通過接收系統(tǒng)跟蹤 GPS衛(wèi)星連續(xù)不斷傳送到地球上的電磁波，從而獲取接受機(jī)天線位置(經(jīng)度、緯度、大地高及三維坐標(biāo))。為了獲取較高的基線精度，通常采用載波相位測(cè)量。

　　GPS測(cè)量精度主要由設(shè)備和所用方法決定，此外與所用衛(wèi)星數(shù)目及幾何形態(tài)(DOP因子)、接受機(jī)質(zhì)量及天線安裝系統(tǒng)、電離層反射波、對(duì)流層反射波延遲、以及星歷(描述衛(wèi)星位置的軌道參數(shù)信息)、后處理軟件等因素有關(guān)。GPS測(cè)量較傳統(tǒng)測(cè)量方法主要優(yōu)點(diǎn)為：

　　1.觀測(cè)站之間無須通視，不要求控制網(wǎng)保障良好的幾何結(jié)構(gòu)，從而使點(diǎn)位選擇靈活。

　　2.觀測(cè)時(shí)間短。短基線(20km左右)快速定位，其觀測(cè)時(shí)間僅需數(shù)分鐘。

　　3.可全天候作業(yè)，定位精度高。許多資料表明，在短基線(基線小于20km)其相對(duì)定位精度可達(dá)1×10-6～2×10-6。

　　4.提供三維坐標(biāo)。

　　5.操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高。它的唯一不足是目前接收機(jī)價(jià)格相對(duì)較高;接收機(jī)天線必須滿足可視天空要求。

　　二、GPS測(cè)量技術(shù)的實(shí)施

　　(一)基準(zhǔn)點(diǎn)(網(wǎng))的選擇和坐標(biāo)測(cè)定

　　眾所周知，變形分析是建立在多次重復(fù)測(cè)量的基礎(chǔ)上，因此需要建立一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，由于采用的基準(zhǔn)不同，相應(yīng)的變形位移量表示也不會(huì)相同。通常為了使問題簡(jiǎn)單化，選擇固定基準(zhǔn)。對(duì)于大型滑坡體監(jiān)測(cè)為了建立一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)，布設(shè)一定數(shù)量的首級(jí)控制網(wǎng)——基準(zhǔn)網(wǎng)，在傳統(tǒng)的經(jīng)典作業(yè)中，不但要保證點(diǎn)位相對(duì)穩(wěn)定又要保持良好的通視條件，同時(shí)還要保障測(cè)量控制網(wǎng)有良好的幾何結(jié)構(gòu)，而使用GPS定位技術(shù)，使該項(xiàng)工作變得相對(duì)靈活，基準(zhǔn)網(wǎng)(點(diǎn))可以選擇離滑坡較遠(yuǎn)且地質(zhì)條件良好地域，并且網(wǎng)型也變得非常簡(jiǎn)單。另外，由于基準(zhǔn)點(diǎn)(網(wǎng))精度的高低，直接影響變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)基線解算精度，基線起算點(diǎn)對(duì)基線解算最大影響為：

　　&=Q.6×10-4×D×&

　　式中：&為起算點(diǎn)對(duì)基線的最大影響;&為起算點(diǎn)坐標(biāo)誤差;D為基線長(zhǎng)度(以km計(jì))。

　　當(dāng)D=1km時(shí)，若要&≤0.1mm，則&≤1.7m，因此，獲取高精度的基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)是非常必要的。利用目前我國(guó)已建立的GPS地面跟蹤站的數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)合解算，可以獲取較高精度的WGS-84坐標(biāo)，進(jìn)一步提高監(jiān)測(cè)精度。

　　對(duì)于使用傳統(tǒng)方法還繼續(xù)觀測(cè)的滑坡，可以利用原布設(shè)的基準(zhǔn)網(wǎng)，以增強(qiáng)兩種不同監(jiān)測(cè)資料的可比性，同時(shí)對(duì)原基準(zhǔn)網(wǎng)加以改造，棄之網(wǎng)中對(duì)可視天空不符合要求的部分點(diǎn)位。

　　(二)GPS測(cè)量技術(shù)進(jìn)行高程系統(tǒng)的采用

　　GPS定位測(cè)量技術(shù)采用大地高程系統(tǒng)，它可以直接測(cè)定測(cè)定點(diǎn)在WGS-84中的大地高程，而大地高程系統(tǒng)是以橢球?yàn)榛鶞?zhǔn)面的高程系統(tǒng)，它隨著橢球體的定位和定向的不同而不同，這一高程系統(tǒng)在工程上雖沒有廣泛應(yīng)用，但結(jié)合高程異常資料，對(duì)確定點(diǎn)的正常高方面有著及其重要意義。在滑坡監(jiān)測(cè)中，一般只需測(cè)出監(jiān)測(cè)點(diǎn)的大地高的精確變化，就能計(jì)算出它的高程位移量，從而反映滑坡高程形變情況，因此只要保證GPS基線的高精度，就能進(jìn)行GPS高程形變監(jiān)測(cè)。

　　此外，對(duì)于還利用傳統(tǒng)測(cè)量方法繼續(xù)觀測(cè)的滑坡，為了保證資料連續(xù)性，可以選擇一定數(shù)據(jù)的高精度幾何水準(zhǔn)點(diǎn)，采用一定的擬合方法進(jìn)行擬合測(cè)定高程異常，從而實(shí)現(xiàn)大地高程系統(tǒng)與我國(guó)常用的高程系統(tǒng)轉(zhuǎn)化，目前研究和實(shí)測(cè)資料表明：一般情況下在保證基線質(zhì)量的前提下，選擇合適的約束點(diǎn)，經(jīng)約束平差后獲得的海拔高程精度可以滿足三、四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。

　　(三)GPS測(cè)量主要誤差在滑坡監(jiān)測(cè)中的對(duì)策

　　1.衛(wèi)星星歷誤差。衛(wèi)星星歷誤差是影響GPS精密相對(duì)定位的重要誤差之一，在一個(gè)觀測(cè)時(shí)段內(nèi)它屬于系統(tǒng)誤差，實(shí)踐表明：使用廣播星歷進(jìn)行解算，也能保證1～2ppm相對(duì)定位精度，因此，在滑坡監(jiān)測(cè)的短基線(小于5km)條件下，可用廣播星歷對(duì)基線進(jìn)行解算。

　　2.對(duì)流層折射影響。盡管對(duì)流層折射影響亦是GPS定位的重要因素之一，但由于一般監(jiān)測(cè)測(cè)區(qū)相對(duì)較小，可利用同步觀測(cè)量求差，來減少該項(xiàng)誤差的影響。

　　3.周跳修復(fù)。在載波相位測(cè)量中，周跳是否修復(fù)是決定高精度GPS基線解算是否成功的又一重要因素，為了達(dá)到修復(fù)周跳的目的，可以使用GAMIT軟件，進(jìn)行人為干預(yù)解算修復(fù)，實(shí)踐證明該軟件對(duì)周跳修復(fù)是很優(yōu)秀的。

　　4.多路徑誤差。多路徑效應(yīng)是GPS測(cè)量中的又一重要誤差源，它與衛(wèi)星信號(hào)方向、反射系數(shù)等不定因素有關(guān)，暫無法建立改正模型，采用選擇合適的站址，使用改進(jìn)型天線削弱其影響。

　　三、用GPS測(cè)量技術(shù)的實(shí)踐

　　滑坡位于左岸，隨著電站運(yùn)行，泄流雨霧的影響，該邊坡可能產(chǎn)生整體失穩(wěn)，危及電站安全運(yùn)行。為了密切監(jiān)視邊坡動(dòng)態(tài)，采用傳統(tǒng)觀測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但泄水時(shí)產(chǎn)生大量雨霧，常常困擾著現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。使用GPS和傳統(tǒng)觀測(cè)方法同時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，GPS監(jiān)測(cè)精度良好，效果令人滿意，監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面精度在 1.2～1.6mm之間，高程精度均在3.0mm以下，GPS成果與傳統(tǒng)方法觀測(cè)成果比較，坐標(biāo)相差均小于3mm，高程相差5mm以下。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　滑坡監(jiān)測(cè)工程中GPS測(cè)量技術(shù)在國(guó)內(nèi)外有許多應(yīng)用實(shí)例，均取得了良好效果。隨著GPS定位技術(shù)的不斷發(fā)展，儀器功能增強(qiáng)和完善、價(jià)格進(jìn)一步降低，各種解算模型的完善，相信GPS在滑坡監(jiān)測(cè)中有非常廣闊的應(yīng)用前景。

　　滑坡的發(fā)生常和水的作用有密切的關(guān)系，水的作用，往往是引起滑坡的主要因素，因此，消除和減輕水對(duì)邊坡的危害尤其重要，其目的是：降低孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，防止巖土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。位于城鎮(zhèn)的滑坡常常砸埋房屋，傷亡人畜，毀壞田地，摧毀工廠、學(xué)校、機(jī)關(guān)單位等，并毀壞各種設(shè)施，造成停電、停水、停工，有時(shí)甚至毀滅整個(gè)城鎮(zhèn)。發(fā)生在工礦區(qū)的滑坡，可摧毀礦山設(shè)施，傷亡職工，毀壞廠房，使礦山停工停產(chǎn)，常常造成重大損失。