GPS滑坡位移监测精度影响因素简析

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1、2013V01．8No．2张仲林等：GPS滑坡位移监测精度影响因素简析第8卷第2期张仲林1，叶振南2，李强1，邓兵(1．中国地质调查局水文地质环境地质调查中心，保定071051；2．中国地质大学(北京)，北京100083)摘要：GPS位移监浏技术已被广泛用于滑坡地质灾害监测预警工作中。三峡库区典型滑坡以GPs监测数据．野外踏勘和深部位移等资料为基础，对GPs监测影响进行研究，结果表明：监测点尤其是基准点被遮挡，采集到的数据存在严重误差，对滑坡变形分析影响巨大。关键词：GPs技术·滑坡苴测；野外环境l筮潮

2、精度中图分类号：P694文献标识码：A文章编号：1007—1903(2013)02-0009-040引言滑坡是一种严重的地质灾害，仅三峡库区二期蓄水导致较大的滑坡、崩塌体有1153处，变形体299处。其中发生1085处滑坡，299处沿岸变形体Il。3j。为了保障安全，必须对危险滑坡进行监测预警工作。目前滑坡变形监测的主要仪器有经纬仪、位移传感器、加速度传感器、激光仪等，选择GPS滑坡位移监测占多数。1GPS滑坡位移监测原理简介1．1GPS系统组成及原理GPS系统由3部分组成：空间、地面监控和用户接收部分

3、。GPS卫星星座由24颗高约20200km的卫星群组成，其中21颗工作卫星和3颗备用卫星，均匀分布在6个地心轨道平面内，每颗轨道4颗卫星。各轨道平面与地球赤道面的倾角为55。，各轨道平面之间的交角为60。，卫星运行的轨道周期为11小时58分，保证在任何时间和地点地平线上可以接收到4～1l颗卫星发送出的信号。空间部分的功能是主要执行地面监控站的指令，接收和储存由地面监控站发来的导航信息；同时向GPS用户播送导航电文，提供导航和定位信息；通过高精度卫星钟向用户提供精密的时间标准‘1”。GPS卫星定位监测滑坡

4、位移的基本原理【l副是：利用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗(或3颗以上)的GPS卫星信号，利用这些信息测量出测站点至3颗(或3颗以上)GPS卫星的距离，并计算出该时刻GPS卫星的三维坐标，根据距离交汇原理解算出测站点的三维坐标。然而，由于卫星和接收机的时钟误差，GPS卫星定位测量应至少对4颗卫星进行观测来进行定位计算。图1可确定4个距离观测方程。[(xi_X)2+(Yi-Y)2+(zi—z)2】l／2+c×pfi)=pi式中：i=l、2、3、4；C为GPS信号的传播速度；(Xj，Yi，Zi)为卫星的

5、轨道坐标；ti茭tJ各个卫星的时钟差；p{为各个卫星到测站点接收机天线的距离：待测点坐标(x，Y，z)和接收机时钟差t为未知数。衄卫■3■峨赢t鱼睬曩)图1对四颗卫星进行监测基金项目：陇东地区地质灾害详细调查(1212010814012)作者简介：张仲林(1964一)，男，北京人，工程师，本科，长期从事水文地质、工程地质、地质灾害防治方面的调查与研究工作。邮箱：yan95359535@126．tom2013第8卷第2期研究探讨V01．8No．21．2GP$滑坡位移监测基本原理队5捌滑坡监测内容包括：滑坡

6、体与地表水平位移的监测；地表的垂直位移监测；监测区内建筑物的沉降观测。(1)滑坡GPS监测网的布设GPS监测网由基准网和变形网构成，GPS监测网的布设包括基准点和监测点的布设。在基准网控制下，比较滑坡监测点各期观测量与首期观测值的坐标差值，即可判断滑坡稳定性。GPS滑坡监测基准点点位的布置要求地质条件好，点位稳定；适合GPS观测条件，并无显著多路径效应；尽可能选用经实践证明点位稳定的基准网点。基准点需要经地质勘探，且建有稳固的观测墩，便于稳定性分析。而监测点点位的选定应该能适合GPS观测条件，并有效的反

7、映滑坡变形的特征。具体地说，监测点要能反映滑坡体整体变形方向、变形量，又要能反映滑坡体范围变形速率；同时每个点还要考虑接收卫星信号情况，测点上空不要有大面积遮挡物。(2)GPS滑坡监测模式GPS用于变形监测的作业方式可分为周期性和连续性两种模式(EpisodicandContinuousMode)。当形变体的变形速率相当缓慢(如地壳运动，处于缓慢变形阶段的滑坡体位移等)，在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时，可利用GPS进行周期性变形监测，监测频率视具体情况可为数月、一年或甚至数年之久。此时采用GP

8、S静态相对定位方法测量，将2台以上GPS接收机安置在观测点上同步观测一段时间，观测时段长度和时段个数依监测精度的要求而定。连续性变形监测指的是采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据系列，此时监测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。根据变形体的不同特征，GPS连续性监测可采用静态相对定位和动态相对定位两种数据处理方法进行观测，一般要求变形响应的实时性。(3)GPS数据处理方法GPS数据处理多采用高精度GPS数据处理软件进行，其对数