論GPS監(jiān)測技術(shù)在滑坡地段的應(yīng)用

李波 邱龍偉 王嵩

[摘要]GPS即全球定位系統(tǒng)為我們的生活提供了很大的方便，在出門導(dǎo)航和定位監(jiān)測方面發(fā)揮了重要作用。同時(shí)在監(jiān)測自然災(zāi)害并盡量減小自然災(zāi)害所造成損失的方面也是發(fā)揮了極為重要的作用。將GPS運(yùn)用到監(jiān)控活潑地段是非常合適的，因?yàn)檫@有非常多的優(yōu)點(diǎn)，它不會(huì)因?yàn)闅夂虻淖兓艿礁蓴_，還具備較高的精度，操作方面也十分的方便和準(zhǔn)確。所以，從各個(gè)方面來說，使用GPS技術(shù)對滑坡地段進(jìn)行監(jiān)控是非常合適的，也是這得推廣的。

[關(guān)鍵詞]GPS 監(jiān)測 滑坡

[中圖分類號(hào)] P228.4 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2014）-7-141-1

1運(yùn)用GPS進(jìn)行測量的基本方法

GPS是在上個(gè)世紀(jì)七十年代出現(xiàn)的一種新型的、全方位實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它的工作原理是導(dǎo)航衛(wèi)星不斷的發(fā)射電磁波，然后地面的用戶設(shè)備就可以通過這些無線電波來獲取其所在的準(zhǔn)確位置。而通過對載波相位的測量，我們可以獲得更精確的數(shù)據(jù)。同時(shí)我們所使用的設(shè)備以及測量方法對測量結(jié)果的精度也是有一定影響的，獲得測量數(shù)據(jù)之后對數(shù)據(jù)的處理方法等也能會(huì)造成測量結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。

但是相對于傳統(tǒng)方法來說，GPS測量還是具備很多優(yōu)點(diǎn)的。首先它的定點(diǎn)測量比較準(zhǔn)確，耗時(shí)較短，一般的快速定位緊緊需要幾分鐘的時(shí)間。而且它不會(huì)因?yàn)闅夂虻淖兓绊憸y量的精度，還可以提供三維坐標(biāo)。

GPS測量的基本原理是先設(shè)置一個(gè)區(qū)域，然后采用數(shù)學(xué)方法（曲面擬合）求出測量地點(diǎn)的待定高度，通過一定數(shù)量的衛(wèi)星，這個(gè)具體數(shù)量要依照具體的測量地點(diǎn)等來確定，測出待定測量點(diǎn)與衛(wèi)星之間的距離，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出導(dǎo)航衛(wèi)星的空間坐標(biāo)，并采用距離交會(huì)法計(jì)算出待定點(diǎn)的位置。而在計(jì)算過程中我們要設(shè)置基準(zhǔn)，基準(zhǔn)的選取主要有四種形式。重心基準(zhǔn)和擬穩(wěn)基準(zhǔn)，還有通過幾個(gè)測量而設(shè)立的基準(zhǔn)，像待定位置、重心尺度和重心方位組成的基準(zhǔn)等。

基準(zhǔn)的選擇也是有許多需要注意的問題的。首先我們需要建立一個(gè)監(jiān)測網(wǎng)，GPS測量監(jiān)測網(wǎng)的簡歷需要依照相關(guān)的規(guī)定和規(guī)范來進(jìn)行，所以我們要對這些要求具有一定的了解并能熟練運(yùn)用。對于GPS測量的精度和密度我們還要參照相關(guān)的測量技術(shù)要求和GPS本身的要求來進(jìn)行。通常情況下，采用不同的基準(zhǔn)其相應(yīng)的數(shù)據(jù)表示也會(huì)有所不同，但是為了讓處理更加的方便和簡單，我們一般采用固定基準(zhǔn)。在傳統(tǒng)的工作當(dāng)中一般都會(huì)有許多的限制條件，我們必須要保證待定測量點(diǎn)的點(diǎn)位相對穩(wěn)定還要保持通視條件良好，測量網(wǎng)的幾何結(jié)構(gòu)也要得到良好的保障。而使用GPS測量技術(shù)就不會(huì)有這么對的限制，它的操作會(huì)非常的簡單，可以選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)和條件較好的地點(diǎn)，即使該地點(diǎn)距離需要測量監(jiān)測的滑坡較遠(yuǎn)也不會(huì)有關(guān)系和影響。并且其監(jiān)測網(wǎng)的建立也會(huì)相對簡單許多。在野外進(jìn)行觀測時(shí)我們要選擇至少4顆同步觀測衛(wèi)星均勻分布在四個(gè)不同象限中以此來保證其觀測精度，可以直接用三角板丈量天線的高度，但丈量到天線的相位中心即可。在使用GPS快速靜態(tài)定位方法對監(jiān)控地點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，我們采用兩臺(tái)GPS接收裝置并把他們放置在距離基準(zhǔn)點(diǎn)較近的位置但是最大距離不得超過三公里，同時(shí)其他的接收機(jī)要同步對監(jiān)測點(diǎn)觀測十分鐘，時(shí)間間隔為兩秒，截止高度角為十度。當(dāng)然具體問題具體分析，對于不同的監(jiān)測地點(diǎn)我們的監(jiān)測數(shù)據(jù)也應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖儯俏覀兊木群兔芏缺仨氁斜Ｕ?，不能出現(xiàn)較大的偏差。

2數(shù)據(jù)處理

在最初的觀測時(shí)，我們先將基準(zhǔn)點(diǎn)與已知的地面監(jiān)測站進(jìn)行聯(lián)測，并采用相關(guān)的計(jì)算軟件獲取基準(zhǔn)點(diǎn)的準(zhǔn)確坐標(biāo)。并在處理過程中要對其他同步觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和檢查。在獲得監(jiān)測結(jié)果并進(jìn)行處理時(shí)我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到我們要使用的有效數(shù)據(jù)為監(jiān)測位置的實(shí)際位移，這里就存在一個(gè)關(guān)鍵性的問題需要我們注意，我們要清楚的區(qū)分那個(gè)是觀測誤差，那個(gè)是實(shí)際位移。而在觀測誤差中演算產(chǎn)生的誤差也是需要重視的。所以我們在實(shí)驗(yàn)的過程中就要保證在不同周期的觀測過程中，監(jiān)測網(wǎng)形和所選用的儀器型號(hào)應(yīng)該是先后一致的，在計(jì)算結(jié)果時(shí)我們所使用已知位置也是應(yīng)該相同的，計(jì)算時(shí)所使用的軟件也必須是一致的，這樣產(chǎn)生誤差會(huì)相對較小，從而對位移的計(jì)算也不會(huì)產(chǎn)生特別大的影響。

3測量結(jié)果的誤差分析

因?yàn)檫@可以歸結(jié)為一個(gè)數(shù)學(xué)問題，而我們所獲得的數(shù)據(jù)都不是理想的數(shù)據(jù)，因而其中必有誤差，引起測量誤差的因素有很多，衛(wèi)星星歷誤差就是其中一種對我們的測量精度影響較大的誤差之一，它屬于系統(tǒng)誤差。通過實(shí)踐我們發(fā)現(xiàn)在采用廣播星歷對滑坡監(jiān)測短基線小于五千米的條件下獲得的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算時(shí)可以保證1-2ppm的相對精度。還有一種誤差是由于物理現(xiàn)象造成的，正如我們所熟知的，大氣密度并不是均勻的，所以電磁波在地球大氣層傳播時(shí)是會(huì)發(fā)生折射的，為了減小因?yàn)榇髿庹凵涠斐烧`差我們一般采用同步監(jiān)測并對觀察量求差，以此來減小誤差的影響。而周跳修復(fù)與否在載波相位的測量中也有非常重要的影響，我們通常會(huì)使用GAMIT軟件對其進(jìn)行修復(fù)，以此來保證我們演算結(jié)果的精確性。在GPS測量技術(shù)中還存在一種多路徑效應(yīng)，衛(wèi)星的信號(hào)方向以及反射系數(shù)等不確定因素都可能對其造成影響。我們可以通過選取合適的基站并且使用經(jīng)過改進(jìn)的天線來減小因這類誤差造成的影響。在進(jìn)行野外觀測時(shí)不能因?yàn)槲覀兊谋O(jiān)測結(jié)果并沒有出現(xiàn)較大的偏差就認(rèn)為我們獲得的結(jié)果是準(zhǔn)確的，精度高的，因?yàn)槲覀兊慕Y(jié)果沒有出現(xiàn)較大偏差是因?yàn)槲覀兯⒌木W(wǎng)沒有出現(xiàn)較大的錯(cuò)誤，不代表它沒有錯(cuò)誤。要確定一個(gè)GPS網(wǎng)是否合格，要通過兩個(gè)方面的檢查才能知道。在測量過程中，我們還需要對我們選取的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行分析，檢查它是否穩(wěn)定，只有通過檢查，才能進(jìn)行下一步的分析。

4總結(jié)

把GPS監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用到滑坡地段是有很多有點(diǎn)的，它的應(yīng)用會(huì)大大的提高我們監(jiān)測的精度并且節(jié)省我們大量的時(shí)間，能夠做到及時(shí)的、快速的預(yù)測并且可以進(jìn)行全天候的觀測。我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們使用的儀器會(huì)得到不斷的改善，GPS在滑坡監(jiān)測中會(huì)有更加光明的前景。

參考文獻(xiàn)

[1]張清志，鄭萬模，巴仁基.應(yīng)用高精度GPS系統(tǒng)對四川丹巴啞喀則滑坡進(jìn)行監(jiān)測及穩(wěn)定性分析.《工程地質(zhì)學(xué)報(bào)》.2013年2期.

[2]易慶林，曾懷恩，黃海峰.基于GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)的某滑坡變形分析.《地質(zhì)科技情報(bào)》.2010年6期.