淺談變形監(jiān)測技術(shù)用于地質(zhì)災(zāi)害防治

1.代 旭 2.張 良

1.遼寧地礦測繪院 2.中國建筑第七工程局有限公司南方分公司

淺談變形監(jiān)測技術(shù)用于地質(zhì)災(zāi)害防治

1.代 旭 2.張 良

1.遼寧地礦測繪院 2.中國建筑第七工程局有限公司南方分公司

地質(zhì)災(zāi)害的防治與監(jiān)測是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，特別是在突發(fā)天氣和工程活動(dòng)的影響下，常規(guī)的監(jiān)測手段不能及時(shí)有效的獲取有效的數(shù)據(jù)信息。文中所提的地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測方法，是在引入遙感地形測繪的基礎(chǔ)上，利用GPS自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)，完成地質(zhì)災(zāi)害變形的動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

變形監(jiān)測技術(shù)；用于；地質(zhì)災(zāi)害；防治

1、變形監(jiān)測技術(shù)概述

目前常用的變形監(jiān)測技術(shù)主要包括傳統(tǒng)的大地測量技術(shù)、NISAR技術(shù)和GNSS定位技術(shù)川。在我國70年代之前，變形監(jiān)測主要是依靠常規(guī)大地測量手段。其優(yōu)點(diǎn)是：(1)能夠滿足不同構(gòu)筑物的監(jiān)測精度要求；(2)能夠提供變形體自身的變形狀態(tài)。其缺點(diǎn)是：點(diǎn)位受地形條件影響較大，外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作量大，自動(dòng)化程度低，不能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測。NISAR技術(shù)利用傳感器的成像幾何關(guān)系和系統(tǒng)參數(shù)等精確測量地表一點(diǎn)的三維空間位置及微小變化。它能夠?yàn)榇蠓秶叩孛孀冃伪O(jiān)測提供新的思路，它具有成本低、空間分辨率高、覆蓋范圍大等優(yōu)勢。GNSS定位技術(shù)具有定位速度快、無需通視、成本低、效率高等優(yōu)勢，它可以同時(shí)測定待定點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。其缺點(diǎn)是：監(jiān)測覆蓋范圍小，點(diǎn)位較少，對(duì)于地下工程，隧道工程的使用都受限，建設(shè)連續(xù)運(yùn)行成本高等。

2、變形監(jiān)測系統(tǒng)功能

2.1 定位性

變形監(jiān)測作為當(dāng)代先進(jìn)的航測技術(shù)，將其用于滑坡監(jiān)測指揮具有多方面的先進(jìn)性，大大降低了人工參與指揮工作的難度。采用我國北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)和GPS等多系統(tǒng)聯(lián)合定位監(jiān)測，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的應(yīng)用大大提高了在衛(wèi)星定位系統(tǒng)在山區(qū)、山谷等狹窄遮擋嚴(yán)重區(qū)域的應(yīng)用，同時(shí)進(jìn)一步保障和提高了整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，設(shè)計(jì)裝架監(jiān)測系統(tǒng)要考慮技術(shù)條件，分別設(shè)定針對(duì)性控制系統(tǒng)作為平臺(tái)，確保指揮工作的有序進(jìn)行。

2.2 遠(yuǎn)程性

為了更好地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測人員操控目標(biāo)，可結(jié)合GPS技術(shù)構(gòu)建系統(tǒng)運(yùn)作平臺(tái)，對(duì)裝甲車、裝甲兵進(jìn)行綜合調(diào)度。雖說GPS技術(shù)是當(dāng)代無線通信科技的主流，但GPS技術(shù)正在興起，并且在某些領(lǐng)域開始取代傳統(tǒng)識(shí)別技術(shù)，滿足了用戶使用無線通信服務(wù)要求，保證信號(hào)傳輸模式的穩(wěn)定性與安全性。例如，監(jiān)測結(jié)果可以通過GPRS/3G、無線網(wǎng)橋、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離回傳；提供有效的數(shù)據(jù)接口，支持和政府相關(guān)安全監(jiān)測平臺(tái)的對(duì)接對(duì)聯(lián)。

2.3 實(shí)時(shí)性

現(xiàn)代GPS科技改變了傳統(tǒng)信息傳遞模式，為用戶提供更大范圍的服務(wù)區(qū)域，變形監(jiān)測技術(shù)是當(dāng)代GPS領(lǐng)域比較普遍的技術(shù)模式。例如，監(jiān)測軟件采用專業(yè)的SQL數(shù)據(jù)庫，并支持使用變化曲線、三維模型對(duì)監(jiān)測點(diǎn)位移情況進(jìn)行全面展示；監(jiān)測系統(tǒng)可以全天候運(yùn)行，在惡劣環(huán)境及氣候條件下仍能正常進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)采集。變形監(jiān)測技術(shù)改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行模式，借助數(shù)字控制器形成穩(wěn)定的操控模式，保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)達(dá)到預(yù)定的操控效果。

3、災(zāi)害防治中的監(jiān)測測繪

3.1 災(zāi)害防治中測繪技術(shù)的應(yīng)用

進(jìn)行詳細(xì)的監(jiān)測測繪主要就是先對(duì)可能導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地質(zhì)體進(jìn)行區(qū)劃，進(jìn)而進(jìn)行監(jiān)測分區(qū)。其中包括對(duì)地形地貌分的測量和水工環(huán)地質(zhì)測繪。對(duì)對(duì)地形地貌分的測量內(nèi)容主要是對(duì)區(qū)內(nèi)所有的地形、地表構(gòu)筑物、監(jiān)測主體特征等進(jìn)行監(jiān)測；水工環(huán)地質(zhì)測繪主要是對(duì)區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件、水位地質(zhì)條件、地層巖性、構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象等進(jìn)行綜合測繪。測繪測量技術(shù)方法在地質(zhì)災(zāi)害防治中針對(duì)不同的地形、巖性，監(jiān)測重點(diǎn)也是不同的，針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的不同的種類、規(guī)模大小、可能影響的區(qū)域，進(jìn)行了具體的災(zāi)害變形監(jiān)測模擬，在進(jìn)行監(jiān)測的前期已經(jīng)制定相應(yīng)的監(jiān)測規(guī)劃，實(shí)施過程中針對(duì)重點(diǎn)進(jìn)行主次監(jiān)測。

3.2 測繪技術(shù)下GPS技術(shù)的引入

在測繪技術(shù)的應(yīng)用下，引入GPS定位技術(shù)是合理的。該技術(shù)的觀測時(shí)間偏短，并且實(shí)現(xiàn)了連續(xù)的非靜止觀測，采用的是靜態(tài)相對(duì)的定位技術(shù)，不需要觀測站之間的通視，定位的精度高，可高達(dá)毫米級(jí)別?，F(xiàn)如今，GPS技術(shù)逐漸被社會(huì)所認(rèn)可，在一些監(jiān)測作業(yè)中起著至關(guān)重要的作用，被廣泛的應(yīng)用著。

3.3 測繪技術(shù)下災(zāi)害監(jiān)測的有效運(yùn)行

變形監(jiān)測對(duì)已經(jīng)施工的區(qū)域還會(huì)對(duì)工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，這樣可以判斷出工程對(duì)地質(zhì)的改變是否有影響，結(jié)合施工方案和地質(zhì)災(zāi)害的突發(fā)概率進(jìn)行預(yù)警式的監(jiān)測，變形監(jiān)測在地質(zhì)災(zāi)害中成功解決對(duì)大量數(shù)據(jù)的記錄和計(jì)算等難題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了空間和屬性數(shù)據(jù)的輸入矢量化，編輯和建庫，利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的管理，以及對(duì)書籍多層次的大范圍檢索、地質(zhì)符號(hào)繪制。在地質(zhì)災(zāi)害的防治與監(jiān)測工作中，要特別考慮人類工程活動(dòng)的影響，還需要對(duì)自身的監(jiān)測設(shè)備穩(wěn)定性進(jìn)行定期校核維護(hù)，這樣才能保證地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與防治工作的有效運(yùn)行。

4、變形監(jiān)測的發(fā)展趨勢

4.1 建立多導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的實(shí)時(shí)變形監(jiān)測分析系統(tǒng)

對(duì)于區(qū)域性地殼變形、橋梁等大型構(gòu)筑物的變形監(jiān)測，采用多星實(shí)時(shí)變形監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、自動(dòng)的分析和處理變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的能力，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)的研究災(zāi)害變形的現(xiàn)狀，對(duì)變形體的監(jiān)測做出科學(xué)合理的預(yù)測。未來天空中軌衛(wèi)星可能是成千上萬，可將不同衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)之間的融合用于變形監(jiān)測。

4.2 建立GNSS/NISAR集成的變形監(jiān)測系統(tǒng)

當(dāng)前變形監(jiān)測技術(shù)不僅要求獲取變形體的大小，還需對(duì)變形體做出合理的解釋和預(yù)測。雖然GNSS技術(shù)在變形監(jiān)測中的自動(dòng)化水平較高，觀測精度較高，數(shù)據(jù)處理軟件也較完善。但GNSS技術(shù)仍無法對(duì)變形體的信息做出合理分析。

總而言之，面對(duì)的頻繁發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，我們迫切需要一種方法來對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效的監(jiān)測與防控。隨著技術(shù)手段的不斷提高，新型的監(jiān)測技術(shù)不斷被應(yīng)用到地質(zhì)災(zāi)害防治工程中，GPS變形監(jiān)測技術(shù)空間抗干擾、時(shí)間聯(lián)續(xù)有效，數(shù)據(jù)高精度的特性在地質(zhì)災(zāi)害精細(xì)化監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域中有很大的發(fā)展空間。

[1] 時(shí)綠艷，包榮萍，陳亮，朱新珍，馮國慶.變形監(jiān)測技術(shù)在地下室基坑監(jiān)測中的應(yīng)用[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，39(S1)：37-39.

[2] 湯運(yùn)濤.GNSS技術(shù)在滑坡應(yīng)急變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].黃金，2016，37(05)：70-75.