gps在卡拉滑坡体监测中应用

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1、GPS在卡拉滑坡体监测中应用　　摘要：GPS技术在变形测量领域有许多成功的应用，在适当条件下，它能够实现自动化连续观测，能够实时提供高精度的三维坐标。但是，对于视场狭窄卫星信号遮挡严重的峡谷地区，如何利用GPS进行高精度变形测量，还需要根据实际情况进行探讨。文中结合雅砻江卡拉电站滑坡变形监测的过程，探讨该项目中GPS变形测量方案的设计和数据处理过程，结果表明监测精度达到了设计要求,并与钻孔地下测斜的结果进行对比，验证了GPS观测方法的可行性。关键词：滑坡监测；GPS；变形基准中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：卡拉水电站工程区位于

2、四川省凉山州木里县雅砻江中游河段内，为雅砻江干流两河口至江口段梯级开发11级中的第6级。地质资料表明该江段两侧山体存在5个巨型滑坡体，沿江长度超过106km，这5个滑坡体的稳定性直接影响到坝址的选择，因此，在预可研阶段必须进行滑坡体地表变形测量，从而确定最佳的坝址。利用传统的大地测量手段进行滑坡监测，一直被广泛采用，并取得了许多成功经验。由于测区地理条件的限制，全站仪和精密水准仪难以发挥作用，故决定采用GPS实施滑坡变形测量。GPS在变形测量领域近年来已有许多应用，特别是对于大坝的变形测量，利用GPS建立全天候连续自动化的监测系统，能够得到高

3、精度的三维变形量。1.方案设计参照滑坡变形测量的技术要求，结合本项目的实际情况，最终确定监测点的精度要求为±3mm，按照基准网与监测网两级布设，基准网覆盖全部滑坡地区，且每个滑坡体周围布设3个基准点，所有点位均埋设测量墩，采用强制对中装置，测量墩上设置天线指向标志。为减少仪器误差的影响，对于每个点只用同一台仪器进行观测，天线指向与标志对齐，精密测量天线高。由于滑坡监测的目的是监测点位的变化量，而不需要同国家坐标系发生联系，因此各期坐标和变形量的表示均采用独立坐标系，用大地高代替正常高。1.1基准网的设计基准网包含6个基准点，设置在滑坡变形区外

4、的基岩上，南北两个点I101与I106间距l0.5km，基准网布设如图1所示网形。全网由12条独立基线构成，考虑到交通与测量人员的食宿问题，每条基线观测两个时段，每时段长5h，采样间隔10S，卫星截止角15°。为提高基线解算精度，位于测区中间的I103点连续观测24h，并与附近IGS连续运行参考站进行联合解算，求得I103点在WGS一84坐标系下高精度的地心坐标。1.2监测网的设计6测区的5个滑坡体上共计布设了36个监测点，并按照滑坡体划分为5个监测网，每个监测网中包含有3个基准点和若干个监测点。监测点按一个时段观测，每时段2h，采样间隔为1

5、0s，卫星截止角15°。每个监测网观测时，两台GPS接收机分别安置在两个基准点上。2.GPS观测数据处理2.1基准网的数据处理基准网解算时固定I103点的地心坐标，采用随机软件和IGS精密星历，经同步环与异步环检验合格后，利用独立基线固定I103点的地心坐标进行自由网平差，得到各基准点在WGS-84下的坐标，并以I103点概略经度为中央子午线进行投影，各基准点精度如表1所示。由表1可知，基准网点平面和高程坐标精度达到了2mm，满足了设计要求。基准网的稳定性是关系到所求的变形量是否合理的关键，因此，对各期基准网应该进行稳定性检验，如果检验通过，

6、则都采用第一期基准网平差结果作为变形量的基准，如果基准网中某些点发生了变动，则在变形量中应该扣除这一部分，从而使所得到的变形量与实际变形量相一致。本项目采用经典的平均问隙法对目前完成的两期基准网进行了检验，没有发现基准网有显著的变形。表1基准网网点的精度62.2监测网的数据处理各个监测网的观测与数据处理均分别进行，每个监测网在基线解算前，首先固定一个基准点坐标作为网的位置基准，基线解算后在WGS84坐标系下进行自由网平差。由于监测点处于滑坡体上，选点的自由度较少，视场狭窄，卫星信号遮挡严重，基线处理时经常发现信号失锁，对测量精度造成了影响。从

7、自由网平差结果来看，监测点测量精度在3mm左右。理论和实践都已证明，采用GPS进行变形测量时，仅仅统一网的位置基准是不够的，由于卫星轨道误差、大气折射等因素的影响，不同期观测的GPS网在方位和尺度上也存在微量的变化，如果用每期的自由网平差结果直接比较来计算变形量，将含有方位和尺度变化的影响，无法求得正确的变形量。因此，在监测网进行自由网平差后，应以首期基准网平差结果为基准，利用监测网内的3个基准点作为公共点进行坐标转换，统一各期的位置基准、方位基准和尺度基准，从而求得合理的变形量。卡拉电站滑坡监测草坪滑坡体上相邻点H01、H02、H03的第七

8、期坐标与首期坐标比较如表2所示。从表2中可以看出，该滑坡体有向南下滑的趋势。表2岗尖滑坡监测点H18监测结果与监测点附近的地下测斜孔HK77测斜结果（见图1、图2）