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摘要隨著GNSS定位技術(shù)的發(fā)展,它也應(yīng)用到了越來(lái)越多的領(lǐng)域中。我國(guó)是一個(gè)地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家,每年因?yàn)楦鞣N各樣的災(zāi)害造成了不同程度的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。為此,政府每年都投入大量的資金和人力去進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)及預(yù)防,還有災(zāi)后的處理安置事項(xiàng)。因此,了解地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)原因并且通過(guò)合理的技術(shù)手段進(jìn)行預(yù)防和預(yù)警是極其有必要的。本文通過(guò)介紹GNSS基本原理,及其誤差成因,合理的展開(kāi)了將GNSS定位技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害的研究。并得出一下成果結(jié)論:1.通過(guò)對(duì)地面水平位移監(jiān)測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量監(jiān)測(cè)、地面三維變形監(jiān)測(cè)等常規(guī)方法進(jìn)行較深入的分析。得出GNSS定位技術(shù)特有的優(yōu)勢(shì),證明其更適合應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中。2.通過(guò)引用重慶芭蕉村的實(shí)際案例,看到了GNSS實(shí)時(shí)收到衛(wèi)星信號(hào)的數(shù)量及監(jiān)測(cè)一年多時(shí)間中,其監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置發(fā)生的變化數(shù)據(jù)圖,可以看出GNSS定位技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞:GNSS;地質(zhì)災(zāi)害;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);滑坡;定位誤差
ABSTRACTWiththedevelopmentofGNSSpositioningtechnology,ithasalsobeenappliedtomoreandmorefields.mycountryisacountrypronetogeologicaldisasters.Everyyear,variousdisastershavecauseddifferentlevelsofcasualtiesandpropertylosses.Tothisend,thegovernmentinvestsalotofmoneyandmanpowereveryyeartomonitorandpreventgeologicaldisasters,aswellastodealwithresettlementissuesafterthedisaster.Therefore,itisextremelynecessarytounderstandtheinducedcausesofgeologicaldisastersandcarryoutpreventionandearlywarningthroughreasonabletechnicalmeans.Inthispaper,byintroducingthebasicprinciplesofGNSSandthecausesofitserrors,theresearchontheapplicationofGNSSpositioningtechnologytogeologicaldisastersisreasonablycarriedout.Anddrawthefollowingconclusions:1.Throughin-depthanalysisofconventionalmethodssuchasgroundhorizontaldisplacementmonitoring,settlementmonitoring,digitalphotogrammetrymonitoring,andgroundthree-dimensionaldeformationmonitoring.TheuniqueadvantagesofGNSSpositioningtechnologyareobtained,whichprovesthatitismoresuitableforgeologicaldisastermonitoring.2.BycitingtheactualcaseofBajiaoVillageinChongqing,wecanseethenumberofsatellitesignalsreceivedbyGNSSinrealtimeandthedatagraphofthechangesinthelocationofitsmonitoringpointsduringmorethanayearofmonitoring.ItcanbeseenthattheaccuracyofGNSSpositioningtechnologyformonitoring.Keywords:GNSS;Geologicaldisaster;real-timemonitoring;landslide;Positioningerror
目錄TOC\h\z\t"正文二級(jí)標(biāo)題,2,正文三級(jí)標(biāo)題,3,正文一級(jí)標(biāo)題1,1,參考文獻(xiàn),1"1緒論 41.1課題研究背景和意義 41.2地質(zhì)災(zāi)害GNSS監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 61.3GNSS地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)目前存在的問(wèn)題 71.4論文的研究?jī)?nèi)容 82GNSS實(shí)時(shí)定位技術(shù)的基本原理 92.1GNSS簡(jiǎn)介 92.2GNSS定位基本原理 92.2定位方法 102.2.1偽距法定位 102.2.2載波相位定位 102.2.3GNSS相對(duì)定位 112.3GNSS誤差分類(lèi) 112.3.1與GNSS衛(wèi)星有關(guān)的誤差 122.3.2與GNSS信號(hào)傳播路徑有關(guān)的誤差 122.2.3與GNSS接收設(shè)備有關(guān)的誤差 143GNSS定位技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際工程案例 153.1監(jiān)測(cè)的目的和任務(wù) 153.2執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 153.3監(jiān)測(cè)區(qū)概況 163.3.1監(jiān)測(cè)區(qū)地理位置和交通概況 163.3.2氣象、水文條件 163.3.3水文地質(zhì)特征 173.4災(zāi)害體成因機(jī)制 173.5災(zāi)害體穩(wěn)點(diǎn)性現(xiàn)狀、威脅情況及發(fā)展趨勢(shì) 183.6監(jiān)測(cè)方案 183.6.1監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)方法 183.6.2監(jiān)測(cè)精度、頻率以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè) 193.6.3監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝、調(diào)試與檢查維護(hù) 203.6.4應(yīng)急逃生避險(xiǎn)路線、臨時(shí)安置區(qū)及其注意事項(xiàng) 223.7監(jiān)測(cè)成果 223.7.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù) 223.7.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸 233.7.3分析處理系統(tǒng) 283.8數(shù)據(jù)變化結(jié)果 294GNSS技術(shù)與其他監(jiān)測(cè)方法比較具有的優(yōu)勢(shì) 364.1常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法 364.1.1地面水平位移監(jiān)測(cè)方法 364.1.2沉降監(jiān)測(cè)方法 364.1.3地面三維變形監(jiān)測(cè)方法 364.2GNSS監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn) 375結(jié)論與展望 395.1結(jié)論 395.2展望 39參考文獻(xiàn) 41致謝 421緒論1.1課題研究背景和意義2016年國(guó)內(nèi)共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害近萬(wàn)起,造成35人失聯(lián)、370人死亡、209人受傷,直接國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失折合人民幣近32億元。其中包括了大型地質(zhì)災(zāi)害21起,造成10人失聯(lián)、97人死亡、29人受傷,經(jīng)濟(jì)損失大約是13億元;有41起較大的自然災(zāi)害,造成5人失聯(lián)、25人死亡、7人受傷,直接經(jīng)濟(jì)損約4億元;中型地質(zhì)災(zāi)害有307起,造成11人失聯(lián)、107人死亡、64人受傷,直接國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失折合人民幣6億余元;小型地質(zhì)災(zāi)害有9341起,造成9人失聯(lián)、141人死亡、109人受傷,經(jīng)濟(jì)損失約為人民幣近10億元。由上案例可以看出,地質(zhì)災(zāi)害一旦發(fā)生事故就會(huì)造成非常嚴(yán)重的后果,除去突發(fā)性的強(qiáng)降雨等氣象災(zāi)害原因外,主要原因是沒(méi)有對(duì)地質(zhì)災(zāi)害威脅體進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè),或者監(jiān)測(cè)的頻率達(dá)不到要求,使得監(jiān)測(cè)結(jié)果不能敏銳的反應(yīng)出災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì),導(dǎo)致人們對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的的發(fā)生沒(méi)有充足的防備并且產(chǎn)生了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)主要是對(duì)其災(zāi)害體的位移、沉降等空間形變進(jìn)行觀測(cè),往往需要有機(jī)結(jié)合的運(yùn)用多種方法進(jìn)行監(jiān)測(cè),常規(guī)用的方法有三維激光掃描、攝影測(cè)量方法以及精密工程測(cè)量等。攝影測(cè)量方法包括立體攝影測(cè)量、近景攝影測(cè)量,以及數(shù)字近景攝影測(cè)量方法[1],精密工程測(cè)量主要是應(yīng)用電子水準(zhǔn)儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀等測(cè)量?jī)x器測(cè)量方位角、邊長(zhǎng)、高差等進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。1.2地質(zhì)災(zāi)害GNSS監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀人類(lèi)開(kāi)始進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)己經(jīng)擁有了上百年的歷史,目前的最早的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)是1880年開(kāi)始對(duì)瑞士一個(gè)湖岸滑坡進(jìn)行的監(jiān)測(cè)??偟目磥?lái),地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)水平還是比較低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了防災(zāi)減災(zāi)的目的,所以還需要技術(shù)不斷的升級(jí)和完善。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)使用的方法有很多種,監(jiān)測(cè)的結(jié)果能達(dá)到有效程度都不盡相同。常規(guī)監(jiān)測(cè)方法和使用的技術(shù)已經(jīng)完善到很大程度,測(cè)繪儀器都擁有很高的精度和相當(dāng)完備的性能。全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)、合成孔徑干涉雷達(dá)(INSRA)、遙感(RS)、三維激光掃描等主要技術(shù)方法作為地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)的手段,這些現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)技術(shù)方法受天氣、地點(diǎn)、時(shí)間及是否通視的限制,而且擁有作業(yè)周期短、受人為因素影響程度小、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果精度高等優(yōu)點(diǎn),能夠保證全天不間斷作業(yè)。這些信息科學(xué)與現(xiàn)代測(cè)繪科學(xué)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,使得地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)手段及理論方案發(fā)生了日新月異的變化。[2]上世紀(jì)80年代,國(guó)際上就開(kāi)始漸漸漸使用GPS定位技術(shù)對(duì)滑坡、崩塌、地面沉降、火山等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)預(yù)警。[3]在1987年美國(guó)國(guó)家地質(zhì)調(diào)查局就實(shí)施連續(xù)的變形監(jiān)測(cè)對(duì)夏威夷火山,在夏威夷島上布設(shè)了GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)由58個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成的,每次共投入6臺(tái)雙頻GPS,每個(gè)點(diǎn)位都觀測(cè)6個(gè)小時(shí),觀測(cè)周期是一年一次。上世紀(jì)90年代初日本九州大學(xué)和氣象廳開(kāi)始使用用GPS定位技術(shù)對(duì)位于九州島的unzeii火山進(jìn)行三維變形監(jiān)測(cè),觀測(cè)周期為每年監(jiān)測(cè)2-3次,8個(gè)小時(shí)以上的監(jiān)測(cè)就可以在高程和和方向上分別達(dá)到10mm和5mm的精度,這個(gè)結(jié)果表明了GPS定位技術(shù)在火山的災(zāi)害防御、變形監(jiān)測(cè)中有著極其巨大的作用。[4]1.3GNSS地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)目前存在的問(wèn)題現(xiàn)在,GNSS定位技術(shù)已經(jīng)在各種各樣地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用,主要運(yùn)用的是GNSS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害變形體進(jìn)行監(jiān)測(cè)及按照工程管理需要的監(jiān)測(cè)計(jì)劃進(jìn)行周期性的觀測(cè),因?yàn)槠鋵?shí)時(shí)性、精度高,被廣泛的運(yùn)用于滑坡、地面沉降、地質(zhì)災(zāi)害治理工程位移沉降的監(jiān)測(cè),但是這種方法自動(dòng)化程度低。GNSS實(shí)時(shí)定位技術(shù)可以用于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化,并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)災(zāi)害體的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),但目前仍然處于不斷嘗試和探索的階段。1.4論文的研究?jī)?nèi)容本文通過(guò)對(duì)GNSS實(shí)時(shí)定位的技術(shù)和方法的系統(tǒng)闡述,清晰明了的展示GNSS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警中的作用。其最終目的就是讓人們更加快速的知道災(zāi)害的來(lái)臨,為保護(hù)人們的生命安全和財(cái)產(chǎn)作出預(yù)警,減少因?yàn)槿藛T傷亡和災(zāi)害破壞帶來(lái)的影響。以下分多個(gè)部分進(jìn)行闡述,第一方面介紹GNSS實(shí)時(shí)定位技術(shù)的基本原理,第二方面介紹GNSS實(shí)時(shí)定位技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工程項(xiàng)目中的案例,第三方面分析GNSS技術(shù)與其他監(jiān)測(cè)方法比較具有的優(yōu)勢(shì)。
2GNSS實(shí)時(shí)定位技術(shù)的基本原理2.1GNSS簡(jiǎn)介GNSS是指全部的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),包括全球性的、區(qū)域性的和增強(qiáng)性的,如美國(guó)的GPS、中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航、歐洲的Galileo系統(tǒng)、俄羅斯的GLONASS,還有相關(guān)的增強(qiáng)性系統(tǒng),例如日本的MSAS(多功能運(yùn)輸衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng))、美國(guó)的WAAS(廣域增強(qiáng)系統(tǒng))和歐洲的EGNOS(歐洲靜地導(dǎo)航重疊系統(tǒng))等,還包含了在建和將要建設(shè)的其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。國(guó)際GNSS系統(tǒng)是個(gè)多層面、多系統(tǒng)、多模式的復(fù)雜合成系統(tǒng)。[5]GNSS定位技術(shù)是根據(jù)現(xiàn)在已經(jīng)擁有的所有衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)完成的,各個(gè)衛(wèi)星和各個(gè)衛(wèi)星之間,衛(wèi)星和位于地面的接收站之間通過(guò)衛(wèi)星產(chǎn)生的信號(hào)來(lái)承載信息之間的交互。這種技術(shù)應(yīng)用到了定位、導(dǎo)航等領(lǐng)域,和人們的生活有了息息相關(guān)的聯(lián)系。自從能用于精確定位的GNSS接收機(jī)的出現(xiàn),給測(cè)繪行業(yè)在工作上帶來(lái)了翻天覆地的變化,為能更好的監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害提供了更加有用嶄新的技術(shù)方法。2.2GNSS定位基本原理2.1GNSS定位基本原理示意圖GNSS定位的基本原理是空間距離后方交會(huì)原理,即由衛(wèi)星接收機(jī)的距離和衛(wèi)星的空間坐標(biāo),推算出接收機(jī)天線相位中心P的空間坐標(biāo),如圖2.1所示:2.1GNSS定位基本原理示意圖上圖中,已知量有:3顆衛(wèi)星S1、S2、S3的空間坐標(biāo)[X1Y1Z1]T、[X2Y2Z2]T、[X3Y3Z3]T,衛(wèi)星至接收機(jī)的距離ρ1、ρ2、ρ3;未知量有:接收機(jī)天線相位中心P的坐標(biāo)[XYZ]T。根據(jù)空間兩點(diǎn)的距離公式,則有如下三元二次方程組:公式2.1顯然,通過(guò)公式2.1很容易求解出測(cè)站P的坐標(biāo)[X,Y,Z]。2.2定位方法2.2.1偽距法定位“偽距法定位”,是由GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)出得到四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距,以及已知的衛(wèi)星位置,從而采用“距離交會(huì)”的原理來(lái)求定GPS接收機(jī)(天線)所在點(diǎn)的(三維)空間坐標(biāo)。所測(cè)得的“偽距”,就是用衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間T,再乘以光速C,所得出的量測(cè)距離P。簡(jiǎn)言之就是,偽距P=傳播時(shí)間T×光速C。2.2.2載波相位定位載波相位測(cè)量,又稱(chēng)RTK技術(shù),為獲得兩個(gè)同步觀測(cè)站之間的基線向量坐標(biāo)差,利用接收機(jī)測(cè)定載波相位觀測(cè)值或其差分觀測(cè)值,經(jīng)過(guò)基線向量解算得出差值。由接收機(jī)在某一指定歷元產(chǎn)生的基準(zhǔn)站信號(hào)的相位與此時(shí)接收到的衛(wèi)星載波信號(hào)的相位之差(亦稱(chēng)瞬時(shí)載波相位差),將此值觀測(cè)歷元、衛(wèi)星、按測(cè)站三個(gè)要素對(duì)其進(jìn)行差分處理而得到的間接觀測(cè)值,也稱(chēng)之為載波相位的差分觀測(cè)值。此種測(cè)量特別適于高精度的相對(duì)定位,也可以于較精密的絕對(duì)定位。2.2.3GNSS相對(duì)定位在不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上架設(shè)多臺(tái)GNSS接收機(jī),同步觀測(cè)相同的GNSS星座,用以測(cè)定各觀測(cè)站在空間標(biāo)系中的相對(duì)位置,這種方法即為GNSS相對(duì)定位。根據(jù)相對(duì)定位時(shí)GNSS接收機(jī)所處的狀態(tài)不同,相對(duì)定位可劃分為動(dòng)態(tài)相對(duì)定位和靜態(tài)相對(duì)定位兩類(lèi)。[8]2.3GNSS誤差分類(lèi)圖2.2GNSS誤差源示意圖根據(jù)誤差的性質(zhì)可以將GNSS定位的誤差類(lèi)型分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種。偶然誤差主要分為兩種,一是衛(wèi)星信號(hào)的產(chǎn)生的多路徑效應(yīng),二是觀測(cè)誤差。而衛(wèi)星的星厲(軌道)產(chǎn)生的誤差、接收機(jī)鐘差、衛(wèi)星鐘差和大氣的折射誤差是構(gòu)成系統(tǒng)誤差的主要因素。如圖2.2圖2.2GNSS誤差源示意圖2.3.1與GNSS衛(wèi)星有關(guān)的誤差(1)衛(wèi)星星歷誤差:衛(wèi)星星歷所給出的衛(wèi)星所在空間位置和實(shí)際位置的偏差。星歷誤差的來(lái)源有兩種,一是廣播星歷的誤差,二是精密星歷的誤差。削弱星歷誤差的方法有三種,一是建立、加密衛(wèi)星跟蹤網(wǎng),二是采用軌道改進(jìn)法或者高精度軌道計(jì)算模型法,三是相對(duì)定位技術(shù)。[9](2)衛(wèi)星鐘誤差:衛(wèi)星鐘的鐘誤差是因?yàn)镚NSS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間和GNSS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時(shí)間所產(chǎn)生的。時(shí)鐘誤差和GNSS的精度關(guān)系緊密,為了能夠提高GNSS定位的精度,必須對(duì)GNSS衛(wèi)星鐘差進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的處理。衛(wèi)星鐘差的消除或削弱方法有三種,一是二次擬合模型法,二是參數(shù)法,三是相對(duì)定位技術(shù)。(3)相對(duì)論效應(yīng):在高精度的GNSS測(cè)量中,還應(yīng)該考慮相對(duì)運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的時(shí)間誤差。由于接收機(jī)種及衛(wèi)星鐘所處的狀態(tài)不同而引起接收機(jī)和衛(wèi)星鐘之間產(chǎn)生相對(duì)中誤差的現(xiàn)象叫做相對(duì)論效應(yīng)。2.3.2與GNSS信號(hào)傳播路徑有關(guān)的誤差(1)電離層誤差:電離層就是地球大氣的一個(gè)電離區(qū)域,是指地球上空距離地面高度為50~1000km之間的大氣層。對(duì)于GNSS信號(hào)而言,電離層的折射誤差在天頂方向最大可達(dá)到50m,在靠近地平方向的時(shí)候就可以達(dá)到150m,所以必須仔細(xì)的去糾正,否則就會(huì)很大的影響觀測(cè)值的精度。電離層誤差的改正方法主要有;電離層近似改正模型法、雙頻技術(shù)法和相對(duì)定位技術(shù)法。(2)對(duì)流層折射誤差:對(duì)流層是高度在40km以下的大氣底層,大氣質(zhì)量的99%都集中在這一層。這里的大氣狀態(tài)更加復(fù)雜,大氣的密度也遠(yuǎn)大于電離層,地面和對(duì)流層接觸并將輻射熱能傳遞到對(duì)流層,對(duì)流層的溫度隨著高度變高而逐漸降低,GNSS信號(hào)通過(guò)對(duì)流層時(shí),傳播的路徑也會(huì)發(fā)生彎曲,從而使得測(cè)量到的距離產(chǎn)生誤差,這個(gè)現(xiàn)象就叫做對(duì)流層誤差。減弱對(duì)流層影響的方法有:模型法、參數(shù)法、利用同步觀測(cè)量求差。[10]圖2.4多路徑效應(yīng)的影響圖2.3多路徑效應(yīng)(3)多路徑效應(yīng):在G圖2.4多路徑效應(yīng)的影響圖2.3多路徑效應(yīng)2.2.3與GNSS接收設(shè)備有關(guān)的誤差(1)觀測(cè)誤差:GNSS接收機(jī)的硬件、硬軟件對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的觀測(cè)分辨率影響著觀測(cè)誤差,而且天線線安裝時(shí)候的精度也有很大關(guān)系。如GPS碼信號(hào)和載波信號(hào)的觀測(cè)誤差見(jiàn)圖2.5。觀測(cè)誤差的削弱方法:在精密定位的工作中,應(yīng)該注重整平天線,建立固定觀測(cè)墩,仔細(xì)對(duì)重,用來(lái)減少安裝的精度誤差。圖2.5觀測(cè)誤差表(2)天線相位中心偏差:在GNSS圖2.5觀測(cè)誤差表(3)接收機(jī)鐘誤差:接收機(jī)鐘誤差是GNSS接收機(jī)鐘的鐘面和GNSS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的偏差。消除或者削弱接收機(jī)鐘誤差的方法有:模型法、參數(shù)法、相對(duì)定位技術(shù)。(4)信道時(shí)延誤差:GNSS信號(hào)接收機(jī)是用來(lái)接收、變換、跟蹤、測(cè)量GNSS信號(hào)的設(shè)備。GNSS信號(hào)在接收機(jī)內(nèi)部從一個(gè)電路轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電路的時(shí)候,一定會(huì)占據(jù)定量的時(shí)間,稱(chēng)之為信道時(shí)延。它的大小是根據(jù)電路的參數(shù)計(jì)算得出的。削弱信道延時(shí)誤差的方法是改善軟硬件系統(tǒng)。3GNSS定位技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際工程案例3.1監(jiān)測(cè)的目的和任務(wù)本次自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作地點(diǎn)是重慶芭蕉村的滑坡監(jiān)測(cè),目的為:圍繞滑坡隱患點(diǎn)的特征改變及影響因素,開(kāi)展專(zhuān)業(yè)的監(jiān)測(cè)預(yù)警工作,加強(qiáng)預(yù)警能力,對(duì)隱患點(diǎn)進(jìn)行有效監(jiān)控,降低因?yàn)?zāi)傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,確保當(dāng)?shù)卮迕裆?cái)產(chǎn)安全。具體任務(wù)規(guī)劃如下:(1)基本查明監(jiān)測(cè)項(xiàng)目區(qū)特征、成因機(jī)制、穩(wěn)定性現(xiàn)狀并分析其發(fā)展趨勢(shì)。(2)研究和掌握滑坡區(qū)的規(guī)律及其發(fā)展趨勢(shì),其形變或活動(dòng)特征及相關(guān)要素,為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)依據(jù)。(3)研究滑坡的成因,影響的范圍,看滑坡是怎樣形成的,評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。(4)收集滑坡區(qū)域范圍的相關(guān)資料、現(xiàn)場(chǎng)考察,編制合理、安全、有效的自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)施方案。(5)各監(jiān)測(cè)設(shè)備獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn),并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通共享。讓實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)展示在運(yùn)行的可視化平臺(tái)上。(6)制定施工安裝方案、技術(shù)保障方法、運(yùn)行保障措施等,結(jié)合實(shí)地踏勘、隱患點(diǎn)地質(zhì)調(diào)查、監(jiān)測(cè)預(yù)警模型研究、多學(xué)科綜合分析等大數(shù)據(jù)手段,進(jìn)行設(shè)備選點(diǎn)、安裝施工、技術(shù)調(diào)試和試運(yùn)行。3.2執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(1)《崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測(cè)規(guī)范》(DZ/T0221-2006);(2)《崩塌滑坡泥石流詳細(xì)調(diào)規(guī)范(1:50000)》(DZ/T0261-2014);(3)《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》(DZ/T0286-2015);(4)《全球定位系統(tǒng)(GPS)測(cè)量規(guī)范》(GB/T18314-2009);(5)《精密工程測(cè)量規(guī)范》(GB/T15314-1994);(6)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2016);(7)《工程測(cè)量規(guī)范》(GB50026-2007);3.3監(jiān)測(cè)區(qū)概況3.3.1監(jiān)測(cè)區(qū)交通概況和地理位置芭蕉村位于重慶市的東北部,總面積和一般村落相差無(wú)幾,北臨響水洞村,西面是胥家?guī)r村,東接廣東山村,南邊是秧石田村,距離長(zhǎng)江不遠(yuǎn)。災(zāi)害點(diǎn)位于村子周邊,村子的經(jīng)度為108o2′30.66",緯度30o22'58.78"。具體位置如圖3.1。圖3.1芭蕉村位置圖3.3.2氣象、水文條件(1)氣象:調(diào)查區(qū)屬于北亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū),兼有高原型和季風(fēng)型氣候特點(diǎn),春遲、夏短、秋早、冬長(zhǎng),雨熱同季,雨量充沛,山區(qū)氣候特征明顯。年平均氣溫14℃,極端最高氣溫34℃,極端最低氣溫-9℃。地形和海拔高度對(duì)溫度的影響作用,河谷地帶偏高,高山地區(qū)偏低,緩丘、壩地、槽谷高于山地。年相對(duì)濕度77%,無(wú)霜期270天左右,平均年日照時(shí)數(shù)為1100至1150小時(shí),。降水量由南向北呈遞減趨勢(shì),年內(nèi)以6月降水量最多,月平均降水量200毫米,1月降水量最少,月平均降水量為20毫米。(2)水文:調(diào)查區(qū)內(nèi)水系較為缺少,最近的河流為長(zhǎng)江。3.3.3水文地質(zhì)特征根據(jù)調(diào)查區(qū)地下水賦存的地層巖性、含水介質(zhì)特征和地下水水動(dòng)力條件,將區(qū)內(nèi)地下水類(lèi)型劃分為碳酸鹽巖溶水和松散巖類(lèi)孔隙水兩類(lèi)?,F(xiàn)分述如下:(1)巖溶裂隙水巖組主要賦存于粉砂巖、泥巖中,富水性一般。(2)松散巖類(lèi)孔隙水巖組地下水賦存于第四系、粘土夾碎石中,流量小,動(dòng)態(tài)變化大,一般分布于谷地、溝谷。調(diào)查區(qū)地下水補(bǔ)給徑排主要受降水、地形地貌、巖性、地質(zhì)構(gòu)造等因素控制。大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水主要補(bǔ)給來(lái)源,補(bǔ)給期集中在每年雨季。它通過(guò)每年雨季的降水,而后水經(jīng)過(guò)層層滲透,最后補(bǔ)給地下水,向地勢(shì)低的地區(qū)河流排泄,溢出。3.4災(zāi)害體成因機(jī)制從滑坡調(diào)查可知,芭蕉村滑坡體自上而下物質(zhì)組成分為兩層,分別為:第四系殘坡積粘土層,鈣質(zhì)泥質(zhì)粉砂巖、粘土巖,坡體有一些變形跡象;根據(jù)調(diào)查結(jié)果推測(cè)判斷該滑坡破壞模式為:第四系殘坡積粘土層沿巖土接觸面產(chǎn)生折線型滑動(dòng)。在強(qiáng)降雨之后該斜坡變形逐漸減弱,近些年變形又開(kāi)始逐漸變強(qiáng),總體變形跡象不甚明顯。因此降雨是促使滑坡形成的主要誘發(fā)因素,而地形地貌、巖性及坡體結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生內(nèi)在原因。(1)地形條件監(jiān)測(cè)地的斜坡高差大,滑坡高差約80m,坡度局部達(dá)15-26°。自然斜坡具備在自重應(yīng)力作用下向臨空面方向變形及運(yùn)移的條件。(2)巖性及坡體結(jié)構(gòu)條件斜坡是土質(zhì)斜坡,斜坡中下部堆積松散第四紀(jì)殘坡積物,下部發(fā)育鈣質(zhì)泥質(zhì)粘土巖,在上部坡體自重條件下,可能產(chǎn)生剪切蠕變,由于在上部坡體強(qiáng)大的推力作用下,沿土巖交界處形成貫通的剪切滑動(dòng)面。(3)水文地質(zhì)條件斜坡上部第四系松散堆積物,降雨沿地表下滲,下滲孔隙水會(huì)沿導(dǎo)致土層與白云巖巖交界面流動(dòng),形成動(dòng)水壓力,加大了坡體下滑力,同時(shí)若排水不暢,也會(huì)導(dǎo)致交界面孔隙水壓力升高,在靜水壓力和動(dòng)水壓力共同作用下,加大坡體失穩(wěn)的可能性。3.5災(zāi)害體穩(wěn)點(diǎn)性現(xiàn)狀、威脅情況及發(fā)展趨勢(shì)災(zāi)害體目前較穩(wěn)定,坡體為典型的土質(zhì)斜坡,下部鈣質(zhì)泥質(zhì)粘土巖發(fā)育,在坡體自重條件下,加之降雨浸潤(rùn)土體,坡體穩(wěn)定性降低,且隨著坡體變形量的增加,在暴雨或地質(zhì)環(huán)境發(fā)生較大改變時(shí)可能引起滑坡,建議加強(qiáng)監(jiān)測(cè)及坡面排水。災(zāi)害體威脅對(duì)象為居民點(diǎn),威脅戶(hù)數(shù)30戶(hù),威脅人數(shù)120人,潛在經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)240萬(wàn),在持續(xù)降雨條件下土質(zhì)坡收到降雨浸潤(rùn),抗剪強(qiáng)度降低,坡體穩(wěn)定性下降,發(fā)生淺表層溜滑的可能性很大,但坡體發(fā)展趨于基本穩(wěn)定狀態(tài)。3.6監(jiān)測(cè)方案3.6.1監(jiān)測(cè)對(duì)象與監(jiān)測(cè)方法滑坡威脅對(duì)象為居民點(diǎn),威脅戶(hù)數(shù)30戶(hù),威脅人數(shù)120人,潛在經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)240萬(wàn),定為三級(jí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)方法如下:(1)變形監(jiān)測(cè)地表位移和沉降監(jiān)測(cè):包含絕對(duì)位移和相對(duì)位移監(jiān)測(cè),對(duì)不穩(wěn)定斜坡體的位移量、位移方向、位移速率、裂縫變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。與傳統(tǒng)大地測(cè)量不同,利用GNSS進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量功能,可監(jiān)測(cè)災(zāi)害體的三維位移量及其速率,且不受通視條件和氣象條件影響,精度可達(dá)到毫米級(jí),實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。(2)人工監(jiān)測(cè)人工監(jiān)測(cè)分為兩種,一是專(zhuān)業(yè)人工巡視:專(zhuān)業(yè)人員定期或發(fā)生數(shù)據(jù)異常(數(shù)據(jù)超限)、特殊天氣時(shí)(降雨降雪融雪等),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡視,并實(shí)時(shí)將巡視數(shù)據(jù)和圖片通過(guò)APP上傳到智能監(jiān)測(cè)平臺(tái);二是群測(cè)群防人員巡視:當(dāng)?shù)厝簻y(cè)群防人員定期(每天一次)巡查隱患點(diǎn)及周邊人類(lèi)工程活動(dòng)狀況,充分利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析其對(duì)不穩(wěn)定斜坡的變形造成影響的要素,并現(xiàn)場(chǎng)利用智能監(jiān)測(cè)平臺(tái)APP定位、拍照、編輯信息,實(shí)時(shí)傳輸回云端進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)。3.6.2監(jiān)測(cè)精度、頻率以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)(1)監(jiān)測(cè)的精度要求,如表3.1所示。表3.1監(jiān)測(cè)精度要求序號(hào)監(jiān)測(cè)內(nèi)容監(jiān)測(cè)等級(jí):三級(jí)1地表絕對(duì)位移(mm)52沉降位移(mm)0.2(2)頻率要求監(jiān)測(cè)頻率要求為12次/天,可根據(jù)需求靈活更改。另外,當(dāng)坡體變形明顯、裂縫寬度加速度變化時(shí),自動(dòng)觸發(fā)數(shù)據(jù)上報(bào)。根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,選取1套監(jiān)測(cè)站(配基準(zhǔn)站)對(duì)高坡組滑坡進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè),現(xiàn)場(chǎng)需施工布設(shè)的監(jiān)測(cè)工程量如表3-2所示:表3.2布設(shè)的監(jiān)測(cè)工程量一覽表序號(hào)監(jiān)測(cè)內(nèi)容設(shè)備選取數(shù)量安裝位置1地表位移、沉降監(jiān)測(cè)站(GNSS)8滑坡體前緣2接收GNSS數(shù)據(jù)基準(zhǔn)站1安裝于村內(nèi)穩(wěn)定點(diǎn)圖3.2滑坡區(qū)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)布置圖3.6.3監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝、調(diào)試與檢查維護(hù)(一)設(shè)備安裝據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況,滑坡監(jiān)測(cè)設(shè)備可選擇如下工藝方案安裝:a)地表設(shè)備安裝包括各類(lèi)地表傳感器、供電模組、防雷模組、數(shù)據(jù)通訊模組等安裝。安裝時(shí)應(yīng)充分考慮防盜、防雷、防潮的要求。b)地表設(shè)備安裝總高度視現(xiàn)場(chǎng)地形而定,一般安裝立柱不低2.5m。c)為保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)固性,安裝立柱底部應(yīng)具有法蘭;基座澆筑所用混凝土標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度等級(jí)不低于C15,水泥(標(biāo)號(hào)不低于325)、砂、石子、水的比例根據(jù)實(shí)驗(yàn)室原材料試驗(yàn)后出具混凝土配合比結(jié)果執(zhí)行,充分?jǐn)嚢琛)監(jiān)測(cè)設(shè)備主要部件應(yīng)裝入配電箱并上鎖,配電箱可與基座澆筑于內(nèi),亦可掛于立柱上。e)地表設(shè)備安裝完畢后,應(yīng)在立柱的朝南側(cè)注明點(diǎn)名、埋設(shè)單位、埋設(shè)日期和警示語(yǔ)等字樣。f)基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)基礎(chǔ)內(nèi)部需埋設(shè)裂縫拉線保護(hù)管(基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間距離小于4m時(shí),且可以采取地埋方式時(shí)采用32mmPVC保護(hù)管;大于4m或基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)之間為低洼地帶,無(wú)法地埋保護(hù)管時(shí)采用鋼管,且中間每間距1m澆筑一個(gè)200mm*200mm水泥方墩固定牢固,澆筑后的基礎(chǔ)頂部應(yīng)保持水平,砼養(yǎng)護(hù)期滿后方可進(jìn)行儀器安裝。設(shè)備立桿高度4.0m,直徑225mm,管壁厚度4.5mm,攝像頭橫桿長(zhǎng)度1.2m。(二)檢查維護(hù)a)每月至少檢查一次各采集主控設(shè)備上報(bào)的自檢數(shù)據(jù),觀察電壓、溫度、內(nèi)存等狀態(tài)數(shù)據(jù)是否正常,如不正常,及時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查處理;b)每月檢查安裝信息表內(nèi)用于GPRS數(shù)據(jù)傳輸通訊的SIM卡余額,確保余額充足;c)每年對(duì)露天設(shè)備進(jìn)行一次巡檢。圖3.3GNSS監(jiān)測(cè)站基礎(chǔ)照片當(dāng)所有規(guī)定的工序完成后,GNSS監(jiān)測(cè)站就可以投入使用進(jìn)行監(jiān)測(cè)任務(wù)。圖3.4為GNSS監(jiān)測(cè)站施工完成示意圖。圖3.4GNSS圖3.4GNSS設(shè)備安裝完整體示意圖3.6.4應(yīng)急逃生避險(xiǎn)路線、臨時(shí)安置區(qū)及其注意事項(xiàng)應(yīng)急逃生避險(xiǎn)路線應(yīng)避開(kāi)滑坡滑動(dòng)方向朝兩側(cè)安全地帶撤離,該滑坡區(qū)有村路通過(guò),交通較便利,若發(fā)生滑坡,村民可沿就近村路往兩邊安全地道撤離。在滑坡西南方向村路旁邊平緩地帶設(shè)置安置區(qū),安置區(qū)應(yīng)設(shè)置在交通便利、安全無(wú)隱患、相對(duì)平緩地區(qū),安置區(qū)以帳篷為主,每頂帳篷占地面積約6m2,可住6-8人。當(dāng)滑坡體的位移、沉降及裂縫變形超過(guò)一定限度之后,設(shè)備自帶的預(yù)警喇叭,各負(fù)責(zé)人員也會(huì)受到預(yù)警短信通知,當(dāng)預(yù)警喇叭發(fā)生報(bào)警后,請(qǐng)村民務(wù)必提高警惕,切勿驚慌,有序撤離至安全區(qū)域的臨時(shí)安置點(diǎn)處,監(jiān)測(cè)員要及時(shí)組織大家有序的撤離,然后將威脅路段臨時(shí)封閉,其他負(fù)責(zé)人接到預(yù)警通知后也要在一定的時(shí)間內(nèi)抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng),開(kāi)展后續(xù)的指揮和組織工作,確保人民的安全。3.7監(jiān)測(cè)成果3.7.1監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用規(guī)定地質(zhì)災(zāi)害專(zhuān)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理。直接使用系統(tǒng)臺(tái)安全、高效、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸、解算、大數(shù)據(jù)分析、預(yù)警發(fā)布的功能,有利于數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理,成果共享,實(shí)現(xiàn)24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息采集傳輸。平臺(tái)名稱(chēng)是華川監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)2.2,操作數(shù)據(jù)圖如下圖3.5所示。圖3.5圖3.5監(jiān)測(cè)系統(tǒng)操作界面示意圖3.7.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸迅速通過(guò)短距無(wú)線通信方式將相關(guān)信息發(fā)往監(jiān)測(cè)主站,由監(jiān)測(cè)主站啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置對(duì)過(guò)往人員進(jìn)行預(yù)警,同時(shí)可通過(guò)4G、北斗通信等方式將相關(guān)信息發(fā)完后臺(tái)監(jiān)控中心。這個(gè)GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包含了1個(gè)基站和8個(gè)測(cè)站,下面就一一展示所有監(jiān)測(cè)站的星圖。圖3.6GNSS基站星圖如圖3.6為GNSS圖3.6GNSS基站星圖如圖3.7為監(jiān)測(cè)站1可以接收到的衛(wèi)星分布圖。圖3.7GNSS測(cè)站1星圖如圖3.8為GNSS圖3.7GNSS測(cè)站1星圖如圖圖3.8GNSS測(cè)站2星圖3.9為GNSS測(cè)站3可以接收到的衛(wèi)星分布圖。圖3.8GNSS測(cè)站2星圖SEQ圖表\*ARABIC1圖3.9GNSS測(cè)站3星圖如圖3.10為GNSS監(jiān)測(cè)站4可以接收到的衛(wèi)星分布圖。圖3.10GNSS測(cè)站4星圖如圖3.11為GNSS測(cè)站5可以接收到的衛(wèi)星分布圖。如圖圖3.11GNSS監(jiān)測(cè)站5星圖3.12圖3.11GNSS監(jiān)測(cè)站5星圖如圖圖3.12GNSS監(jiān)測(cè)站6星圖3.13為GNSS圖3.12GNSS監(jiān)測(cè)站6星圖圖3.13GNSS監(jiān)測(cè)站7星圖如圖3.14為GNSS監(jiān)測(cè)站8可以接收的衛(wèi)星分布圖。圖3.14GNSS監(jiān)測(cè)站8星圖3.7.3分析處理系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)方法和取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),使用相應(yīng)的地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理方法和云平臺(tái)解析功能、預(yù)警模型等,與衛(wèi)星影像聯(lián)動(dòng),對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析處理。數(shù)據(jù)處理平臺(tái)為HCMinitor,如圖3.15為平臺(tái)的數(shù)據(jù)界面。圖3.15數(shù)據(jù)處理平臺(tái)界面3.8數(shù)據(jù)變化結(jié)果通過(guò)對(duì)當(dāng)?shù)貫槠谝荒甓嗟谋O(jiān)測(cè),得到了下面的數(shù)據(jù)變化成果圖。如圖3.15是GNSS監(jiān)測(cè)站1在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.15GNSS監(jiān)測(cè)站1數(shù)據(jù)變化圖如圖3.16是GNSS監(jiān)測(cè)站2在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.16GNSS監(jiān)測(cè)站2數(shù)據(jù)變化圖如圖3.17是GNSS監(jiān)測(cè)站3在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.17GNSS監(jiān)測(cè)站3數(shù)據(jù)變化圖如圖3.18是GNSS監(jiān)測(cè)站4在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.18GNSS監(jiān)測(cè)站4數(shù)據(jù)變化圖圖3.19GNSS監(jiān)測(cè)站5數(shù)據(jù)變化圖如圖3.19是GNSS監(jiān)測(cè)站5在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.19GNSS監(jiān)測(cè)站5數(shù)據(jù)變化圖圖3.20GNSS監(jiān)測(cè)站6數(shù)據(jù)變化圖如圖3.20是GNSS監(jiān)測(cè)站6在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖圖3.20GNSS監(jiān)測(cè)站6數(shù)據(jù)變化圖圖3.22是GNSS監(jiān)測(cè)站7的數(shù)據(jù)變化圖如圖3.21是GNSS監(jiān)測(cè)站7在2019.1.1到2020.4.30圖3.22是GNSS監(jiān)測(cè)站7的數(shù)據(jù)變化圖如圖3.23是GNSS監(jiān)測(cè)站8在2019.1.1到2020.4.30期間的數(shù)據(jù)變化圖。圖3.23GNSS監(jiān)測(cè)站8數(shù)據(jù)變化圖由以上數(shù)據(jù)變化圖可以很直觀的看到X軸位移、Y軸位移、H軸位移、二維位移長(zhǎng)度、三維位移長(zhǎng)度在2019年1月1日以后直至2020年4月30日內(nèi)的數(shù)據(jù)變化情況,反應(yīng)了GNSS圖3.23GNSS監(jiān)測(cè)站8數(shù)據(jù)變化圖數(shù)據(jù)分析:通過(guò)對(duì)2019年1月1日到2020年4月30日在重慶芭蕉村滑坡的GNSS監(jiān)測(cè),在8個(gè)靜態(tài)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上安裝了GNSS接收機(jī)和太陽(yáng)能供電系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了一年多的全天候不間斷實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè),等到了來(lái)自八個(gè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。由上面給出的數(shù)據(jù)變化圖可以看出,監(jiān)測(cè)點(diǎn)4、7、8的變化是比較平穩(wěn)的,處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),剩下的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位都有了明顯的變化。但是還沒(méi)有到了形成大幅度震動(dòng)的情況。我們監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)每?jī)尚r(shí)更新一次,可以在系統(tǒng)中很明確的看到每一個(gè)點(diǎn)位的坐標(biāo)是否有絲毫改變,完成了既定的監(jiān)測(cè)任務(wù)。重慶芭蕉村的監(jiān)測(cè)還將為了保護(hù)周?chē)迕竦纳?cái)產(chǎn)安全繼續(xù)下去。由這個(gè)工程的案例,我們會(huì)明顯的看到了,GNSS定位系統(tǒng)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中的作用。GNSS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)是一種不需要人員一直在側(cè),可以持續(xù)的接受衛(wèi)星信號(hào),通過(guò)操作系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制就可以得到災(zāi)害區(qū)域變化信息的新型技術(shù)。它具有精度高、受人工影響小、作業(yè)周期短且持續(xù)、自動(dòng)化程度高、全天候不間斷作業(yè)的特點(diǎn),進(jìn)而更好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)災(zāi)害區(qū)域的變化情況和預(yù)警預(yù)報(bào)。隨著GNNS技術(shù)不斷的發(fā)展,它將會(huì)在中國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和保護(hù),抗災(zāi)減災(zāi)的多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。
4GNSS技術(shù)與其他監(jiān)測(cè)方法比較具有的優(yōu)勢(shì)4.1常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法4.1.1地面水平位移監(jiān)測(cè)方法使用常規(guī)的工程測(cè)量方法對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)的時(shí)候,應(yīng)該在地質(zhì)災(zāi)害影響區(qū)域外找一個(gè)穩(wěn)點(diǎn)的基準(zhǔn)點(diǎn)建立穩(wěn)定的基準(zhǔn)控制網(wǎng),使用全站儀開(kāi)始觀測(cè),一般情況要大于3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)?;鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)該建立在符合相關(guān)規(guī)定的混凝土基座上。相對(duì)而言監(jiān)測(cè)點(diǎn)必須建立在能反映測(cè)區(qū)變化的位置上。變形體的水平位移監(jiān)測(cè)主要包括了導(dǎo)線測(cè)量、邊角測(cè)量和三角測(cè)量等方法。具有適應(yīng)性強(qiáng),可靠性高的特點(diǎn),但是收到監(jiān)測(cè)地現(xiàn)場(chǎng)的影響比較大,有的網(wǎng)形很復(fù)雜,觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng),預(yù)算大,受人力因素影響大,只適合較小的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)。經(jīng)常遇到的變形體位移監(jiān)測(cè)的方法還有很多種,比如:激光準(zhǔn)直法、垂線法。這些方法的監(jiān)測(cè)范圍也很小,不能適用于大范圍的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中。4.1.2沉降監(jiān)測(cè)方法沉降監(jiān)測(cè),就是用常用的精密水準(zhǔn)測(cè)量法,對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的變形體進(jìn)行垂直的位移監(jiān)測(cè)。根據(jù)國(guó)家規(guī)定,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)要求不同,一般按照一等水準(zhǔn)測(cè)量或者二等水準(zhǔn)測(cè)量的精確程度使用電子水準(zhǔn)儀或者DS1水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。進(jìn)行觀測(cè)的時(shí)候,一般需要在穩(wěn)定的地方布置基準(zhǔn)點(diǎn),基準(zhǔn)點(diǎn)采用一定強(qiáng)度的混凝土基座,然后在沉降區(qū)域布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。在一定的周期內(nèi)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量,然后分析不同時(shí)間段的水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù),就可以監(jiān)測(cè)出沉降點(diǎn)的沉降程度等數(shù)據(jù),從而給地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警及災(zāi)害的評(píng)價(jià)進(jìn)行數(shù)據(jù)的提供。4.1.3地面三維變形監(jiān)測(cè)方法(1)三維激光掃描變形監(jiān)測(cè)在1995年的時(shí)候各種各樣的新興科技和高新技術(shù)源源不斷的走進(jìn)人們的生活中,三維激光掃描技術(shù)就是在這個(gè)時(shí)候興起的。它的原理是通過(guò)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行高頻率的掃描,可以快速有效的獲取對(duì)象表面的坐標(biāo)數(shù)據(jù),可以大量采集空間的點(diǎn)位信息,建立物體的三維影像模型,是在GNSS空間定位技術(shù)之后又一項(xiàng)新型的測(cè)繪技術(shù)。因?yàn)槿S激光掃描的特性,可以讓地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)分析更加的高效快速,得到的模型更加完善準(zhǔn)確,可以在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。缺點(diǎn)就是造價(jià)太高,使得監(jiān)測(cè)成本無(wú)法估計(jì)。(2)全站儀三維變形監(jiān)測(cè)在我們現(xiàn)在的生活中,全站儀使用的越來(lái)越日常,可靠性也越來(lái)越高,所以全站儀也可以對(duì)地質(zhì)災(zāi)害體進(jìn)行三維變形監(jiān)測(cè)。有的全站儀還自帶了二次開(kāi)發(fā)的平臺(tái),讓使用的人可以根據(jù)自己的需求開(kāi)發(fā)軟件,可以在自己全站儀上直接運(yùn)行。全站儀的快速發(fā)展也使得它更好的應(yīng)用到了地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡和崩塌監(jiān)測(cè)中。(3)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量監(jiān)測(cè)方法攝影測(cè)量的方法包括了近景攝影測(cè)量和地面立體攝影測(cè)量。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的基礎(chǔ)是數(shù)字影像和攝影測(cè)量的基本原理。伴隨著越來(lái)越蓬勃的科技發(fā)展,數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量使用看高分辨率的量測(cè)一起和數(shù)字?jǐn)z影機(jī),所測(cè)得的數(shù)據(jù)精度相比以前的攝影測(cè)量也完善了很多,使得攝影測(cè)量可以更好的應(yīng)用到變形監(jiān)測(cè)中,可以很好的監(jiān)測(cè)大型的地質(zhì)災(zāi)害。4.2GNSS監(jiān)測(cè)的優(yōu)點(diǎn)(1)觀測(cè)站之間無(wú)需通視保證良好的通視情況,又要保證控制網(wǎng)的結(jié)構(gòu)一直是傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。但是GNSS監(jiān)測(cè)根據(jù)衛(wèi)星的行為,可以很好的解決需要通視的問(wèn)題,也可以很大程度上的減少經(jīng)費(fèi)和人力。(2)定位精度高現(xiàn)在已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,現(xiàn)在在不大于50km的基線上面,GNSS的相對(duì)定位精度能夠達(dá)到1~2*10-6,在500km以下可以達(dá)到10-6~10-7。(3)觀測(cè)時(shí)間短用傳統(tǒng)的靜態(tài)定位方法完成一次監(jiān)測(cè)的時(shí)間,一般在三個(gè)小時(shí)以?xún)?nèi)。如果基線較短,使用快速相對(duì)定位法只需要幾分鐘就可以了。(4)操作簡(jiǎn)單GNSS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高,可以使用永久性的監(jiān)測(cè)站,不需要人工到場(chǎng),遠(yuǎn)程就可以控制接收機(jī)接收數(shù)據(jù)。(5)全天候作業(yè)GNSS進(jìn)行監(jiān)測(cè)作業(yè),可以在任何地點(diǎn),各個(gè)時(shí)間連續(xù)的進(jìn)行,也不會(huì)受到天氣變化的影響。
5結(jié)論與展望5.1結(jié)論現(xiàn)在在全國(guó)各種地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū),政府一直在做相應(yīng)的預(yù)警和措施。隨著GNSS越來(lái)越快的發(fā)展,它高精度、全球全天候的特點(diǎn),讓GNSS更廣泛的應(yīng)用到了各個(gè)領(lǐng)域。本文結(jié)合了重慶芭蕉村滑坡的GNSS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)滑坡的監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)、衛(wèi)星接收信號(hào)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和分析,可以得到下面的結(jié)論和認(rèn)識(shí):(1)通過(guò)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生區(qū)域的交通、水文、地形地貌研究,制定了相應(yīng)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃,利用GNSS接收機(jī),其中一個(gè)基站,8個(gè)測(cè)站,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)定位觀測(cè),將監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)匯總,并加以圖形的分析,得到部分監(jiān)測(cè)點(diǎn)正在極其緩慢的移動(dòng)。證實(shí)了監(jiān)測(cè)的有效性。(2)GNSS定位技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)中能夠替代傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法。GNSS基站所在的基準(zhǔn)點(diǎn)是整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的參照,應(yīng)該布設(shè)在遠(yuǎn)離地災(zāi)災(zāi)害可以影響到的區(qū)域,并且建立在穩(wěn)定的混凝土基礎(chǔ)上;監(jiān)測(cè)站的選取應(yīng)該布設(shè)在有地質(zhì)災(zāi)害變形體的地方;應(yīng)該考慮到外界條件對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響,將所有的GNSS接收機(jī)布設(shè)在空曠無(wú)遮擋的區(qū)域。(3)本文所提到的GNSS監(jiān)測(cè)都是接近完全自動(dòng)化監(jiān)測(cè),在接收機(jī)的周?chē)⒘俗o(hù)欄保證了接收機(jī)不被外物干擾,而且使用了太陽(yáng)能、蓄電池以及雨量計(jì)實(shí)時(shí)觀測(cè)降水量,可以讓工作人員無(wú)需頻繁前往觀測(cè)點(diǎn)就以得到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。只需要在一
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