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第一,它通过卫星轨道精度来进行定位,其精度可以达到cm级水平。而且能够为精密单点定位所应用。

第二,GPS-RTK精密单点定位在解算过程中会对诸如天线相位中心偏差。海潮时间等等进行精确预测,并围绕其设计精确修正模型。

第三,GPS-RTK精密单点定位还利用到了卡尔曼滤波法进行计算,该方法在实现滤波自适应上具有一定优势,它解决了GPS-RTK技术在定位过程中某些状态参数的异常现象[1]。

二。GPS-RTK技术的山体滑坡动态实时变形监测试验分析

就目前对GPS-RTK技术的应用实践来看,它多集中于对大型桥梁和高层建筑的沉降变形监测,而很少运用于山体滑坡变形这样的地质灾害监测调查过程中。所以本文希望通过对山体滑坡进行物理模拟试验,证明GPS-RTK技术在滑坡体从自然稳定到破坏生成的技术监测全过程,并随时对监测数据实施分析解读。

(一)方案提出

本次所研究的物理模型为粘性土山体滑坡,其中运用到了RTK-GPS技术来跟踪滑坡体的整个滑坡灾害过程,并从中获得该技术在变形监测过程中的所实现的监测数据精度。

(二)滑坡物理模型规格

试验中所选取的滑坡物理模型其底部长度为20m,宽度18m,顶部长度12m,宽度10m,前后缘高差为6m,全部用粘性土填筑,滑坡体滑面则采用了人工预制(借用某矿山治理混凝土面板护坡坡面),并规定其主滑方向为正北方。

(三)滑坡变形监测试验监测点设置及方法

为了提高试验监测的精确度,该滑坡模型选择布置5个监测点(WJ01-05),它们的布置位置全部在堆载区以上,并在滑坡体设置了5台相对应的GPS-RTK接收机与1台全站仪。如图1。

本次监测试验的时间持续7个小时(9:00AM～16:00PM),在此期间观察滑坡体的变形状态和完全破坏的生成过程,直到监测其破坏过程完全生成为止。在监测过程中,利用GPS-RTK接收机进行数据采样,保证其采样率平均达到1s左右,进而获得最全面完整的滑坡变形三维位移信息[2]。

(四)监测试验结果分析

在监测试验的前两个小时,滑坡体基本保持相对稳定状态,它整体从北方向到东方向的变形量非常小(基本稳定在8mm范围内),而其高程方向也未在前两小时内有任何明显变形变化(基本稳定在20mm范围内)。

从第4个小时开始,滑坡体的东。北两方首先发生了明显变形,特别是高程方向已经发生了超过35mm的变形量,但滑坡体后缘并没有出现明显的裂缝迹象,这说明滑坡体整体处于下滑趋势。此时的GPS-RTK接收机在监测数据精度上与全站仪监测标称精度基本保持相同,其平面方向监测精度与高程方向监测精度都保持在10mm和20mm上下。

到下午13:00,就要对滑坡体模型的坡脚部位进行卸载,此时的滑坡体已经出现非常显著的裂缝变形,而且滑动状态也比较明显,GPS-RTK接收机的位置已经开始滑塌。在滑坡过程中,滑坡体的垂直位移非常严重,它所带来的累计垂直变形量已经超过250mm,北方向最大变形量为21mm,其滑塌破坏性相当严重。

在监测过程中,GPS-RTK接收机可以跟踪卫星并为滑坡体动态变形设计相应的三维位置精度因子,并求PDOP值。按照本次试验的变形监测过程来看,GPS-RTK接收机已经跟踪到了符合标准数量的观测卫星(7颗),这使得它的监测精度能够控制在合理的范围内,实现平面精度监测控制到15mm以内。高程精度控制到20mm以内的目标。

如图2,两个监测点在位置上有2m距离,再配合滑坡体已经出现多处裂缝,这证明了各个监测点的变形方向各不相同,所以这也增加了对变形量精确定位的难度。但是可以看到,GPS-RTK在监测结果上与全站仪测量结果在变形状态趋势与量级表现上几乎完全一致(高程方向的最大位移量测量结果为265mm,仅与全站仪监测误差为5mm),这说明GPS-RTK技术在测量结果方面是具有一定可靠性的,可以取代全站仪在滑坡监测中使用[3]。

总结:本文所采用的GPS-RTK快速动态定位监测技术可以及时捕捉到诸如滑坡这样灾害体的实施变形信息,对突发性地质灾害的监测相当到位。这就为人们提早预防。处置地质灾害提供了更大的应对空间和更多的应对时间,减少了国家公共财产损失,具有相当大的现实实践意义。

浅谈地质灾害监测中的GPS。RTK的技术应用