GPS地质滑坡监测系统

2 GPS变形监测系统组成及功能
GPS位移监测系统由3部分组成
参考站 监测站 数据处理中心
GPS位移监测系统组成
GPS参考站：它是整个监测区域的 地表位移监测的基准框架。它长期 连续跟踪观测卫星信号，通过数据 通讯网络实时传输GPS观测数据到 控制中心，几个参考站可以联合组 网，并实时为各监测站提供高精度 的载波相位差分数据及起算坐标。
滑坡监测方法——人工寻视测量
1 2 3 4 方法：人工巡视 优点：费用低 缺点： 人工巡视，手工记录，存在人为因素较多； 巡检质量无法监督，管理不便； 需要投入大量人力； 对于滑坡体的微量滑动，肉眼很难识别，一旦演变成 大面积滑坡， 就会酿成重大事故。
滑坡监测方法——人工光学仪器测量
GPS差分定位原理
差分是2个或更多个测站之间的相对定位，如图所示， 如果A和B两点在同一时间内观测了相同的一组卫星（ 至少四颗）。而且A是一个已知点，通过某种数据链， 把原始改正信息传到B点，那么B点的位置就可以加以 确定。
GPS应用
GPS（全球卫星定位系统）在静态相对定位中的高精度 、高效益、全天候、不需通视等优点，使人们普遍采用 它来代替常规的三角、三边、边角等测量方法，并在理 论、实践中取得了可喜的成果。在精密工程变形监测中 也逐步得到广泛的应用。
控制点
目标点
重复测量 (固定间隔期)
数据采集 变形分析 警报 生成报表 SQL数据库
温度传感器
滑坡监测方法——机器人变形实时监测
方法
用自动测量全站仪按照设置的观测频率对滑坡体上 设置的位移监测点进行自动观测，在远程通过专用软件
对测得的位移数据进行实时在线分析，从而判断滑坡体
的稳定状态。
滑坡监测方法——机器人变形实时监测
滑坡监测方法——GPS自动化监测
优点：
对环境依赖性小（刮风下雨也可以坚守岗位） 不需要通视，特别适用于山体滑坡监测 各监测点平面和高程观测数据同步 数据采样率高，最快可达3分钟1次。 Mm级精度 易于实现自动化 系统能够全天候24小时在线工作
结论
正因为GPS定位技术具有上述优点，因而 在滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害的监测中 得到了广泛的应用，成为一种新的有效的监 测手段。
方法：用测量全站仪定期对滑坡体 上设置的位移监测点定期进行测 量。通过对测得的位置数据进行 分析，判断滑坡体的稳定状态。
优点：费用投入低，精度高，可以对滑 坡体的滑动量和滑动趋势进行量化测量。 缺点： 1 光学测量原理，雨天、大雾、夜晚无 法测量。 2 测量周期长。
滑坡监测方法——机器人变形实时监测
天宝OEM板
纳米材料封装，防水 、防尘、防腐； 内部结构光电隔离处 理，防雷。
X60M
天宝OEM板
纳米材料封装，防水
、防尘、防腐； 内部结构光电隔离处 理，防雷。
X300M
GPS天线罩防酸、防盐
雾、防紫外线、耐冲击。
防腐,抗老化性能佳,寿命 长。 电绝缘性佳,透波性强。 在高温,低寒等恶劣环境 中使用性能更加突出。
裂缝，滑坡，护坡失稳
二 滑坡监测方法分析
监测参数——滑坡体地表位移
滑坡体地表位移是灾害演化过程中最直观的反应
指标，因此掌握滑坡体的位移量，可以及时发现滑坡 体变形发展趋势，在地质滑坡灾害演化的过程中及时 预报警，让监管部门及时采取应急措施，从而避免灾 害的发生和减少灾害发生造成的损失。
生。
报警模式
手机短信（领导和监管人员）
2U
现场工控系统
网络消息（企业到各相关部门）
各监控中心声光报警
报警 2U 工作站
内部封装短信网关
移动、联通、小灵通 短信网关
4 系统主要硬件设备
监测型GPS
相位差分+误差改正模型 精度：1mm-5mm
地质滑坡监测对硬件有着特殊要求
主板性能稳定、精度高 防水、防尘 耐高低温 封装材料需要防腐防老化 内部结构要做防雷处理（核心主板进行光 电隔离处理）
其它传感器
5 系统应用案例
系统应用案例
某大坝
GPS形变监测
结论
应用GPS卫星定位技术、应用现代化的传感技术、测
试技术、计算机技术、测量技术、现代网络通讯技 术 ，实现对我省主要地址滑坡体进行24小时在线监控
，当滑坡体失稳时，能够在灾害演变的过程中及时发现 地址滑坡的征兆，从而采取措施，避免重大滑坡事故发
近年来，GPS技术在滑坡变形监测领域的应用日趋广泛 ，并取得了较好的效果。1999年，李家峡水电站2号滑 坡的GPS平面监测精度达到1.2～1.6mm，高程精度小 于3.0mm；四川雅安峡口滑坡的15个GPS监测点准确 反映了该滑坡的滑动趋势和位移量；三峡库区地质灾害 GPS监测网亦取得了不错的阶段性成果 。
优点：自动化测量，数据采样率高 缺点： 1 下雨、大雾天气无法测量； 2 机器和监测点的棱镜需要通视，且距离不能超过1公里 。铁路沿线滑坡体多在山区，滑坡地带起伏不平，且有 很多植被。多数情况下无法满足通视的要求。
滑坡监测方法——GPS自动化监测
滑坡监测方法——GPS自动化监测
利用GPS卫星定位技术、现代通讯技术、计算机技术、 系统集成技术等技术手段,实时在线获得形变体上监测 点高精度的三维坐标。 通过对坐标变化数据的定量分析，实现对形变体的健康 状态进行自动化判断，为科学决策提供技术依据。
GPS位移监测系统组成
GPS监测站：GPS监测站是实时掌握表面变化量的依 据，各监测点长期连续跟踪观测卫星信号，通过数据通 讯网络实时传输GPS观测数据到控制中心，并结合各参 考站的观测数据与起算坐标通过控制中心软件准实时解 算处理，最终得到各监测点的三维坐标。
GPS位移监测系统组成
数据处理 中心：实 现数据的 自动化采 集、解算 、管理、 分析、预
警、WEB 发布。
系统软件结构
系统实现的功能
系通实现的主要功能


GPS位移数据自动化采集功能 高精度:平面精度3-5mm,轴向精度5-8mm 数据自动化解算、管理、存储、分析、预报警 多级联网 滑坡体水平和垂直方向位移变化时程曲线、加速度 时程曲线 图表显示 自动生成日报表 数据存储与回放 手机短信报警 网络通知(邮件)
数据整理分析
数据整理分析
3 系统建设
监测站建设
系统供电方式
市电，地埋方式 太阳能供电
系统可以根据测环境，灵活选用供电方式
系统通讯方式
系统可以 根据测环 境，灵活 选用有线 和无线 （GPRS \CDMA \无线网 桥）两种 通讯方式
防雷措施
必须建立防雷系统，保证检测设备、 供电系统，通信系统等正常运行。
一 滑坡危害
产生滑坡主要原因
(1) 岩体中及堆积层中软弱夹层的存在是斜坡失稳滑动 的重要因素。
(2)河流的切蚀作用对滑坡形成有重要影响，地下水对
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错动层问的溶蚀、置换作用也是沿线滑坡形成的影响因 素。
(3)人类工程活动、久雨、暴雨天气是滑坡形成的重要 诱发因素。
地质滑坡灾害
我国是一个崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害发生十 分频繁和灾害损失极为严重的国家，尤其是中西部 地区。根据中国地质环境监测院地质灾害调查监测 室的数据，2006年发生地质灾害102804起，其 中滑坡占87%；2007发生25364起，其中滑坡占 61%；2008年1-3月发生3106起，其中滑坡占 67.42%。每年由此造成的直接经济损失约200亿 人民币，其造成的人员伤亡高达数百人。
三 GPS边坡位移监测系统
1 GPS系统定位原理
GPS介绍
全球定位系统GPS (Global Positioning System)是 美国国防部研制组建的新一代的军民两用的卫星导航定 位系统。
GPS介绍
全球卫星定位系统卫星星座， 设计由24颗卫星（事实上目前 经常保持27至32颗卫星）组成 。它们分布间距为60度的6个 轨道上，轨道倾角55度，每个 轨道面上均匀分布4颗卫星。 这样分布的卫星星座，可以保 证任意时间任意位置的接受机 可同时收到4颗以上卫星信号， 以便进行瞬时的定位观测。