GNSS監(jiān)測技術在華光潭水電站的應用及分析

楊鈞

摘? 要：傳統(tǒng)的監(jiān)測方法已經無法滿足現(xiàn)代化的安全需求，該文主要介紹GNSS自動化監(jiān)測在華光潭水電站工程邊坡中的應用以及安全影響分析。從目前的數(shù)據(jù)來看，GNSS靜態(tài)基線解算的精度很高，但點位位移的準確度，包括各個軸的變化情況，是否能夠準確進行反饋，還需要后續(xù)更多的數(shù)據(jù)進行判斷。在自動化的邊坡監(jiān)測中，GNSS已經成為不可或缺的一部分，其自動化、高效、準確的優(yōu)勢相比于傳統(tǒng)方法更有優(yōu)勢，未來，必將有更多的GNSS應用于邊坡監(jiān)測。

關鍵詞：GNSS? 自動化? 變形監(jiān)測? 邊坡監(jiān)測

中圖分類號：TV698 ? ?文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）07（c）-0003-02

華光潭水電站一級廠房后邊坡在施工及建成運行過程中出現(xiàn)過下列情況：廠房一起開挖過程中廠后曾發(fā)生過小規(guī)模坍滑;壓力管道下平洞開挖過程中由于地質條件較差未及時支護，2#平洞曾發(fā)生過坍方;2008年6月暴雨后再巡檢中發(fā)現(xiàn)一級廠房后邊坡有破壞跡象，邊坡上部截水溝出現(xiàn)裂縫較多、延伸較長，廠房后邊坡下游側出現(xiàn)局部溜皮現(xiàn)象。

可見，目前該水電站后邊坡存在一定的安全隱患，對該邊坡進行監(jiān)測，了解變形情況，對突發(fā)災害進行預警是必要的。

之前該邊坡在用的監(jiān)測方法主要以傳統(tǒng)的全站儀多測回測角的方式為主，對監(jiān)測點進行觀測，采集數(shù)據(jù)后到內業(yè)進行處理、分析變形情況。此方法存在以下問題：

（1）無法做到實時的監(jiān)測，邊坡災害瞬時發(fā)生，全站儀測量需要采集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，在時間跨度上存在延時，無法滿足應對瞬時災害的需求。

（2）人力成本大，邊坡樹林密集，全站儀不通視無法完成觀測作業(yè)，需要經常對監(jiān)測點進行人工維護。

減少誤差來源，提高監(jiān)測精度。隨著GNSS技術的不斷發(fā)展，此技術應用于邊坡監(jiān)測，具有定位速度快、全天候、自動化、測站之間無需通視以及數(shù)據(jù)處理簡單快速的優(yōu)勢，在滿足監(jiān)測精度的情況下，能夠很好地解決全站儀監(jiān)測的缺陷。

1? GNSS用于華光潭水電站

1.1 GNSS監(jiān)測網布設

GNSS監(jiān)測網布設由基準控制點以及監(jiān)測點組成?；鶞士刂泣c設立原則基于不在變形區(qū)域、地質穩(wěn)定不易變形、天空環(huán)境好以及出于對儀器供電、安全的考慮，設立在廠區(qū)保安樓附近，共設立兩個基準控制點。監(jiān)測點沿用全站儀監(jiān)測的監(jiān)測點，在棱鏡上方加裝GNSS天線，共設立8個監(jiān)測點（見圖1、圖2）。

1.2 監(jiān)測方案

該方案采用徠卡GS14天線結合徠卡Spider、GeoMos監(jiān)測軟件進行邊坡監(jiān)測。GS14 GNSS天線接接收衛(wèi)星信號，通過GSM手機網絡將數(shù)據(jù)發(fā)回服務器，服務器端通過Spider軟件進行實時的靜態(tài)數(shù)據(jù)解算，Spider將靜態(tài)處理結果發(fā)送到GeoMos軟件上進行數(shù)據(jù)的整理、分析，形成變形報告。

在實施方案之前，首先采集各個監(jiān)測點以及基準控制點的GNSS靜態(tài)數(shù)據(jù)，對采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)進行處理，解算基準點與監(jiān)測點之間的基線長度，并進行平差，以此數(shù)據(jù)作為后續(xù)監(jiān)測的基準。

隨后，通過GNSS所采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)，在Spider軟件中實時進行靜態(tài)數(shù)據(jù)解算，實時獲取高精度的基線長度數(shù)據(jù)以及監(jiān)測點坐標數(shù)據(jù)，將所解算的數(shù)據(jù)輸入到Geomos中進行相應的數(shù)據(jù)分析，根據(jù)之前解算的基準基線長度以及平差后的監(jiān)測點坐標，實時反饋變形數(shù)據(jù)，直接生產橫軸、縱軸形變向量，并生成圖表，方便查看。同時，設置超限預警模塊，發(fā)生較大形變時，通過手機短信、郵件等形式，通知監(jiān)測人員。

2? 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

經過一段時間的運行之后，GNSS處理數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)處理精度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的全站儀觀測。傳統(tǒng)光學全站儀野外測量受到溫度氣壓變化、照準誤差以及儀器自身測量誤差的影響，誤差來源較多。同時，為了消除一些固定誤差，還需要使用到多測回測角原理，在限差范圍內對監(jiān)測點進行多測回測量，野外耗時較大，還需要內業(yè)數(shù)據(jù)處理，無法自動生成成果。

GNSS進行監(jiān)測，誤差來源主要有衛(wèi)星鐘差、電離層影響、相位中心誤差等，但GNSS所產生的誤差基本上可以通過算法、模型以及加載精密星歷進行消除，在誤差來源上要比人工進行光學觀測要少得多。

在監(jiān)測中，主要的是反饋的監(jiān)測點的相對變形情況，因此在GNSS監(jiān)測中，默認整個網型為一個穩(wěn)定的控制網，高精度地進行靜態(tài)基線解算，通過基線長度的變化，以此為依據(jù)反饋監(jiān)測點的位移情況，能夠更加智能、準確地反饋監(jiān)測點的變化趨勢（見圖3）。

根據(jù)設計要求，GNSS天線所采集的靜態(tài)數(shù)據(jù)，以每1h為單位進行一次靜態(tài)數(shù)據(jù)解算，表1所示的CQ值為靜態(tài)解算的基線精度。

由表1可見，GNSS的實時解算精度均在1mm以內，最高精度達到0.2mm，完全符合邊坡監(jiān)測的需求。特別是在后期邊坡變形已收斂的情況下，能夠在更精確的范圍內反映邊坡變形收斂趨勢，為大壩邊坡的安全保駕護航。

3? 結語

該文主要介紹了GNSS監(jiān)測技術用于華光潭水電站一級廠房后邊坡的情況，同時對目前運行階段的GNSS監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了簡單的分析與介紹。由于GNSS監(jiān)測在該水電站邊坡監(jiān)測中運行時間尚短，尚未有更多的數(shù)據(jù)可以進行分析。從目前的數(shù)據(jù)來看，GNSS靜態(tài)基線解算的精度很高，但點位位移的準確度，包括各個軸的變化情況，是否能夠準確進行反饋，還需要后續(xù)更多的數(shù)據(jù)進行判斷。在自動化的邊坡監(jiān)測中，GNSS已經成為不可或缺的一部分，其自動化、高效、準確的優(yōu)勢相比于傳統(tǒng)方法更有優(yōu)勢，未來，必將有更多的GNSS應用于邊坡監(jiān)測。

參考文獻

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