gnss_gis集成的露天矿高边坡变形监测系统研究与应用_吴浩

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1、GNSS_GIS集成的露天矿高边坡变形监测系统研究与应用_吴浩第４０卷第５期２０１５年５月武汉大学学报·信息科学版ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．４０Ｎｏ．５２０１５Ｍａｙ　：／．ｗｈｕｉｓ２０１３０３７７ＤＯＩ１０．１３２０３ｊｇ（）文章编号：１６７１８８６０２０１５０５０７０７０５－－－／ＧＮＳＳＧＩＳ集成的露天矿高边坡变形监测系统研究与应用吴　浩１　黄　创１　张建华１　叶海旺１　黎　华１　鲍光明１湖北武汉，１　武汉理工大学资源与环境工程学院，４３００７０／摘　要：利用ＧＮ高精度、智能化的露天矿边坡变形监

2、测系统。ＳＳＧＩＳ集成技术设计与研发了一套快速化、在介绍高边坡变形监测系统硬件工作原理的基础上，引入一种直接计算法用于快速解算ＧＮＳＳ整周模糊度，并采用模糊评价方法对边坡稳定性进行综合评价，讨论了监测系统的软件功能和集成开发模式。以陕西省金堆城钼业集团有限公司露天矿高边坡变形监测为例开展应用研究，结果表明，该系统能够对高边坡变形进行实时快速的监测，可以为矿山安全生产提供有效的技术支撑。／关键词：露天矿高边坡；变形监测系统；整周模糊度快速解算；模糊评价方法ＧＮＳＳＧＩＳ集成；中图法分类号：Ｐ２５８；Ｐ２３７．９　　文献标志码：Ａ我国大型露天矿山存在许多安全问题，　　当前，随着坑区

3、开采深度的增加，由于边坡岩体裂隙发育不确定性以及开采过程中爆破等因素的综合影采区边坡出现滑坡的可能性不断增加。此外，响，采区周边由废渣堆砌而成的大型排土场，在雨季或者突发性降水条件下，其稳定程度也大大降１］。因此，低［对露天矿高边坡开展变形监测十分２］。必要［的获取提供了很好的保障。当前组件式ＧＩＳ开高效、集成无缝的特点，可将空发方式具有灵活、间分析和可视化等典型功能快速嵌入到边坡监测为露天矿高边坡安全监测系统的研发提系统中，］６８－。供软件支撑［因此，本文从矿山地质环境复杂性和安全监测的时效性两个角度出发，研制了一套基于／实现ＧＮＳＳＧＩＳ的露天矿高边坡变形监测系统，对矿区边

4、坡监测数据的全天候采集、自动快速传输、实时解算处理、监测信息可视化以及短信群发式预警，为矿区地质灾害的实时监测和快速预警提供决策信息。传统露天矿高边坡监测技术主要以接触式的３］，全站仪测量和非接触式的摄影测量方法为主［它们在实际生产中已被广泛应用，但由于工作量效率低以及监测过程中人员安全难以保证，无大、法满足当前露天矿高边坡快速化、高精度、智能化４］。随着地理空间信息科学的发展，的监测需求［１　监测系统硬件工作原理针对露天矿高边坡全天候自动变形监测的要求，监测系统以ＧＮＳＳ接收机为核心来构建硬件设备部分，主要包括传感器子系统、数据传输子系。传感器子见图１）统和数据处理子系统三部

5、分（系统负责监测站和参考站的监测数据采集，其主要由ＧＮ防雷设备及辅助设备构成，ＳＳ接收机、ＧＮＳＳ接收机按照系统设定的监测周期采集卫星定位数据，并经数据传输子系统实时将数据传输以全球导航卫星系统（与地理信息系统ＧＮＳＳ）（）为代表的集成技术，为露天矿高边坡安全ＧＩＳ５］。相对于基监测系统的研究提供了有力的支撑［于传统的单一ＧＰＳ卫星的监测方式，ＧＮＳＳ变形监测可靠程度更高。特别是随着大型露天矿开采深度的不断增加，监测点的卫星信号接收条件更为有限，ＧＮＳＳ组合系统能够提供多种导航卫星信号的优势就更为明显。它在很大程度上弥补了传统方法的不足，为露天矿高边坡安全监测数据收稿日期：２０

6、１３０８０２－－；项目来源：国家自然科学基金资助项目（精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室开放研究基金资助项目４０９０１２１４，４１３０１５８８）（）。ＰＦ２０１１２０－：第一作者：吴浩，博士，副教授，主要从事对地观测科学及安全监测应用研究。Ｅ－ｍａｉｌｈａｏｗｕ２０１０＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ：通讯作者：张建华，博士，教授。Ｅ－ｍａｉｌ９７４３７２３＠ｑ．ｃｏｍｑ０卷第５期　第４／吴　浩等：ＧＮＳＳＧＩＳ集成的露天矿高边坡变形监测系统研究与应用ｋｊ）（ＮｋＮｊΔ１－２－Δ１－２＋Δ１－２－Δ１－２λ＝φφｊΔ１－２－Δ１－２ρρｋ７０７至数据处理子系统。数据传输子系统采用光纤传

7、输作为通信方式，既能有效保证数据采集端与监测中心数据通信的带宽和质量，又能为系统拓展提供充足的带宽储备。数据处理子系统包括数据数据分析服务器和信息发布服务器，接收服务器、通过接收监测站和参考站实时传送的ＧＮＳＳ数据，对数据进行保存、处理和分析，并进行相应的监测预警预报，最后将结果通过服务器实现多用户网络共享。其中，ｊ!ΔＮｋＮｋＮｊ１－２＝Δ１－２－Δ１－２ｋｋｊｊ!Δ１－２＝Δ１－２－Δ１－２φφφｋｋｊｊ!Δ１－２＝Δ１－２－Δ１－２ρρρ（）３（）４（）５可得两站之间的整周模糊度差值为