探究GPS—RTK技術(shù)在山區(qū)交通沿線山體滑坡位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

林正果

摘要：我國(guó)山區(qū)面積廣大，在山區(qū)，常發(fā)的自然災(zāi)害多種多樣，山體滑坡地質(zhì)災(zāi)害便是其中常見(jiàn)的地質(zhì)自然災(zāi)害之一。在一定的范圍內(nèi)，山體滑坡不僅會(huì)給人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)造成損失，而且會(huì)給附近的道路造成嚴(yán)重的沖擊，輕則淤泥等堆積于道路，重則可能導(dǎo)致道路毀壞，使人員、車輛無(wú)法通行。山體滑坡前，通常會(huì)有一個(gè)位移變化的過(guò)程，因此，為了有效監(jiān)測(cè)山體滑坡，研究山區(qū)交通沿線的山體滑坡監(jiān)測(cè)方法，有助于預(yù)測(cè)山區(qū)交通沿線的山體滑坡。

關(guān)鍵詞：GPS-RTK技術(shù)；交通沿線；山體滑坡；位移監(jiān)測(cè)

當(dāng)前，尤其在多雨的季節(jié)，山區(qū)山體滑坡自然災(zāi)害頻發(fā)，給山區(qū)的交通和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，有必要對(duì)山區(qū)交通沿線的山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，保障山區(qū)交通道路通暢?，F(xiàn)階段，對(duì)山體滑坡已有了多種監(jiān)測(cè)方法，主要有大地精密測(cè)量法、近景攝影測(cè)量法和宏觀地質(zhì)監(jiān)測(cè)法等等。毋庸贅言，這些方法可以對(duì)山體滑坡實(shí)施監(jiān)測(cè)，但都存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，即精準(zhǔn)度不夠高，且會(huì)耗費(fèi)巨大的人力和財(cái)力。因此，本文探究GPS-RTK技術(shù)在山區(qū)交通沿線山體滑坡位移監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。

一、 關(guān)于GPS-RTK技術(shù)

一般情況下，山體發(fā)生滑坡前，位移的偏移量都非常小，因此，必須采用高精度的GPS技術(shù)才能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)山體滑坡的位移動(dòng)向，滿足監(jiān)測(cè)的需要。目前，采用常規(guī)的GPS監(jiān)測(cè)方法雖然可以對(duì)山體滑坡實(shí)施監(jiān)測(cè)，并且具有各站間可以獨(dú)立進(jìn)行監(jiān)測(cè)、能夠同時(shí)測(cè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)等等優(yōu)點(diǎn)，但這些方法的一大弊病是不能實(shí)時(shí)對(duì)山體滑坡進(jìn)行觀測(cè)，進(jìn)而也就做不到及時(shí)預(yù)警。相比常規(guī)的監(jiān)測(cè)方法，RTK技術(shù)的最大的優(yōu)點(diǎn)就是它能夠?qū)崟r(shí)對(duì)山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且精確值可以精確到厘米，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)山體滑坡的高精度監(jiān)測(cè)。

GPS-RTK技術(shù)是一種簡(jiǎn)稱，它的全稱是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值，實(shí)時(shí)提供達(dá)到厘米級(jí)的點(diǎn)的是三維坐標(biāo)。當(dāng)前，RTK技術(shù)可以分為兩種，一種是較為常規(guī)的RTK技術(shù)，這種RTK技術(shù)有不小的局限性，一般只能監(jiān)測(cè)較短的范圍，隨著距離的不斷拉長(zhǎng)，它的誤差會(huì)越來(lái)越大，以致于無(wú)法得到正解；一種是網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)，這種網(wǎng)絡(luò)RK技術(shù)實(shí)現(xiàn)了區(qū)域范圍內(nèi)厘米級(jí)和精度均勻的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，其中最具有代表性的是VRS虛擬參考站技術(shù)。在上文中筆者分析過(guò)，山體滑坡前的位移量非常小，因此需要高精度的監(jiān)測(cè)技術(shù)，而網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，也就是說(shuō)，監(jiān)測(cè)山體滑坡，網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)是首選，是最佳選擇。

網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)利用地面布設(shè)的參考站組成GPS參考站網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)收集各個(gè)參考站觀測(cè)到的信息，建立誤差模型，而在移動(dòng)站附近會(huì)產(chǎn)生一個(gè)虛擬的觀測(cè)站，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)將二者進(jìn)行載波相位差分改正，實(shí)現(xiàn)對(duì)山體滑坡的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的高精度定位。

網(wǎng)絡(luò)RTK系統(tǒng)由三部分組成，一是信號(hào)接收部分，二是實(shí)時(shí)傳輸部分，三是數(shù)據(jù)處理部分?？刂浦行牟粩嗍盏絹?lái)自各個(gè)參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)，控制中心實(shí)時(shí)結(jié)算載波相位整周模糊度，而后便進(jìn)行誤差模型的建立。移動(dòng)站將單位定點(diǎn)確定的三維坐標(biāo)，通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路傳輸給控制中心，經(jīng)過(guò)處理后，便可以得到點(diǎn)的精確位置，實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)的實(shí)時(shí)定位成果。

二、 基于GPS-RTK技術(shù)的山區(qū)交通沿線山體滑坡的監(jiān)測(cè)

利用GPS-RTK定位技術(shù)進(jìn)行位移變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，是一種非常先進(jìn)的高科技監(jiān)測(cè)手段，現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)外都非常重視，為研究這項(xiàng)技術(shù)投入了大量的人力、物力和財(cái)力。使用GPS-RTK定位技術(shù)對(duì)山區(qū)交通沿線的山體滑坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是GPS技術(shù)的一項(xiàng)新的應(yīng)用，但這種技術(shù)應(yīng)用并不常見(jiàn)。

當(dāng)前，無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，許多技術(shù)專家正在積極開(kāi)展基于GPS定位技術(shù)的山體滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，并且也取得了一定的研究成果。比如李勁峰較為系統(tǒng)地研究了我國(guó)應(yīng)用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)新灘滑坡的現(xiàn)象；而國(guó)外的J.A.吉利等人則介紹了如何利用GPS快速靜態(tài)以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的定位方法在滑坡監(jiān)測(cè)實(shí)踐中的應(yīng)用情況，而且還討論了GPS監(jiān)測(cè)滑坡表面的位移的可靠性。

基于GPS-RTK山區(qū)交通沿線山體滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以人為地劃分為三個(gè)模塊，一是數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送系統(tǒng)，二是數(shù)據(jù)的接受和處理系統(tǒng)，三是數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)分析查詢系統(tǒng)。

（一） 數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送系統(tǒng)

數(shù)據(jù)的收集和發(fā)送系統(tǒng)，位于山區(qū)交通沿線的附近，此系統(tǒng)是由GPS接收機(jī)、監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備等組成的。此系統(tǒng)的主要功能是負(fù)責(zé)接收GPS接收機(jī)所處的交通沿線觀測(cè)點(diǎn)的輸送的各類數(shù)據(jù)，比如觀測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)等等，然后再將收集到的各種數(shù)據(jù)通過(guò)發(fā)送設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給下一系統(tǒng)，也就是數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)山區(qū)交通沿線山體滑坡的高精度監(jiān)測(cè)，通常需要布設(shè)許多的GPS接收機(jī)觀測(cè)點(diǎn)，這是為了確保監(jiān)測(cè)的精確度。但這需要投入大量的資金，為了能夠有效節(jié)約成本，近年來(lái)，相關(guān)人員經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出了一機(jī)多天線系統(tǒng)。該系統(tǒng)在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)都安上天線，多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)共用同一個(gè)GPS接收機(jī)，控制中心通過(guò)對(duì)天線的控制，就可以使GPS接收機(jī)接收到各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

（二） 數(shù)據(jù)接收和處理系統(tǒng)

該系統(tǒng)在控制中心，主要由接收設(shè)備、滑坡檢測(cè)軟件等組成，主要功能是接收各種傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)各種軟件和方法處理數(shù)據(jù)，從而得到觀測(cè)點(diǎn)附近是否有可能發(fā)生山體滑坡。如有可能發(fā)生滑坡，則將進(jìn)行預(yù)警，對(duì)交通路段實(shí)施交通管制。

（三） 數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)

該系統(tǒng)也在控制中心，由數(shù)據(jù)庫(kù)和各種查詢軟件組成。此系統(tǒng)的主要功能是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并及時(shí)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和查詢，用來(lái)研究山區(qū)交通沿線的山體滑坡情況。數(shù)據(jù)庫(kù)中有大量的歷史數(shù)據(jù)，這些歷史數(shù)據(jù)可以定期分析，以此尋找山體滑坡的發(fā)生是否存在規(guī)律性，從而可以更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)山體滑坡，盡可能地減少交通事故的發(fā)生，確保人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)不遭受重大損失。

結(jié)語(yǔ)：

現(xiàn)階段，我國(guó)山體滑坡自然災(zāi)害多發(fā)，給山區(qū)人民，尤其是給山區(qū)交通沿線的居民造成了很大的損失。因此，很有必要對(duì)山區(qū)交通沿線的山體滑坡進(jìn)行實(shí)時(shí)高精度的監(jiān)測(cè)，通過(guò)提前發(fā)布預(yù)警，減少交通事故和居民財(cái)產(chǎn)損失。GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于監(jiān)測(cè)山區(qū)交通沿線山體滑坡來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)創(chuàng)新舉措?；贕PS-RTK技術(shù)的山區(qū)交通沿線山體滑坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)山體滑坡的實(shí)時(shí)、高精度監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)集GPS監(jiān)測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)于一身，相對(duì)于傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，給山區(qū)交通沿線山體滑坡的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)工作提供了一個(gè)新方向。（作者單位：核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司）

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