探究GPS—RTK技术在山区交通沿线山体滑坡位移监测中的应用

林正果

摘要：我国山区面积广大，在山区，常发的自然灾害多种多样，山体滑坡地质灾害便是其中常见的地质自然灾害之一。在一定的范围内，山体滑坡不仅会给人民群众的生命和财产造成损失，而且会给附近的道路造成严重的冲击，轻则淤泥等堆积于道路，重则可能导致道路毁坏，使人员、车辆无法通行。山体滑坡前，通常会有一个位移变化的过程，因此，为了有效监测山体滑坡，研究山区交通沿线的山体滑坡监测方法，有助于预测山区交通沿线的山体滑坡。

关键词：GPS-RTK技术；交通沿线；山体滑坡；位移监测

当前，尤其在多雨的季节，山区山体滑坡自然灾害频发，给山区的交通和人民生命财产安全造成严重损失。因此，有必要对山区交通沿线的山体滑坡进行监测，以保障人民群众生命财产安全，保障山区交通道路通畅。现阶段，对山体滑坡已有了多种监测方法，主要有大地精密测量法、近景摄影测量法和宏观地质监测法等等。毋庸赘言，这些方法可以对山体滑坡实施监测，但都存在一个严重的缺点，即精准度不够高，且会耗费巨大的人力和财力。因此，本文探究GPS-RTK技术在山区交通沿线山体滑坡位移监测中的应用。

一、 关于GPS-RTK技术

一般情况下，山体发生滑坡前，位移的偏移量都非常小，因此，必须采用高精度的GPS技术才能准确监测山体滑坡的位移动向，满足监测的需要。目前，采用常规的GPS监测方法虽然可以对山体滑坡实施监测，并且具有各站间可以独立进行监测、能够同时测定点的三维坐标等等优点，但这些方法的一大弊病是不能实时对山体滑坡进行观测，进而也就做不到及时预警。相比常规的监测方法，RTK技术的最大的优点就是它能够实时对山体滑坡进行监测，并且精确值可以精确到厘米，以此实现对山体滑坡的高精度监测。

GPS-RTK技术是一种简称，它的全称是实时动态定位技术。这项技术是基于载波相位观测值，实时提供达到厘米级的点的是三维坐标。当前，RTK技术可以分为两种，一种是较为常规的RTK技术，这种RTK技术有不小的局限性，一般只能监测较短的范围，随着距离的不断拉长，它的误差会越来越大，以致于无法得到正解；一种是网络RTK技术，这种网络RK技术实现了区域范围内厘米级和精度均匀的实时动态定位，其中最具有代表性的是VRS虚拟参考站技术。在上文中笔者分析过，山体滑坡前的位移量非常小，因此需要高精度的监测技术，而网络RTK技术能够实现高精度的实时监测，也就是说，监测山体滑坡，网络RTK技术是首选，是最佳选择。

网络RTK技术利用地面布设的参考站组成GPS参考站网络，通过收集各个参考站观测到的信息，建立误差模型，而在移动站附近会产生一个虚拟的观测站，进而实现将二者进行载波相位差分改正，实现对山体滑坡的实时动态的高精度定位。

网络RTK系统由三部分组成，一是信号接收部分，二是实时传输部分，三是数据处理部分。控制中心不断收到来自各个参考站的观测数据，控制中心实时结算载波相位整周模糊度，而后便进行误差模型的建立。移动站将单位定点确定的三维坐标，通过无线数据链路传输给控制中心，经过处理后，便可以得到点的精确位置，实现厘米级的实时定位成果。

二、 基于GPS-RTK技术的山区交通沿线山体滑坡的监测

利用GPS-RTK定位技术进行位移变化的实时监测，是一种非常先进的高科技监测手段，现阶段，国内外都非常重视，为研究这项技术投入了大量的人力、物力和财力。使用GPS-RTK定位技术对山区交通沿线的山体滑坡进行监测，是GPS技术的一项新的应用，但这种技术应用并不常见。

当前，无论是国内还是国外，许多技术专家正在积极开展基于GPS定位技术的山体滑坡监测技术的研究，并且也取得了一定的研究成果。比如李劲峰较为系统地研究了我国应用GPS技术监测新滩滑坡的现象；而国外的J.A.吉利等人则介绍了如何利用GPS快速静态以及实时动态的定位方法在滑坡监测实践中的应用情况，而且还讨论了GPS监测滑坡表面的位移的可靠性。

基于GPS-RTK山区交通沿线山体滑坡监测系统，可以人为地划分为三个模块，一是数据的收集和发送系统，二是数据的接受和处理系统，三是数据库和数据分析查询系统。

（一） 数据的收集和发送系统

数据的收集和发送系统，位于山区交通沿线的附近，此系统是由GPS接收机、监测设备和数据发送设备等组成的。此系统的主要功能是负责接收GPS接收机所处的交通沿线观测点的输送的各类数据，比如观测点的三维坐标等等，然后再将收集到的各种数据通过发送设备，通过网络传输给下一系统，也就是数据接收和处理系统。

为了实现对山区交通沿线山体滑坡的高精度监测，通常需要布设许多的GPS接收机观测点，这是为了确保监测的精确度。但这需要投入大量的资金，为了能够有效节约成本，近年来，相关人员经过技术攻关，研发出了一机多天线系统。该系统在每个监测点都安上天线，多个监测点共用同一个GPS接收机，控制中心通过对天线的控制，就可以使GPS接收机接收到各个观测点的数据。

（二） 数据接收和处理系统

该系统在控制中心，主要由接收设备、滑坡检测软件等组成，主要功能是接收各种传过来的数据，然后通过各种软件和方法处理数据，从而得到观测点附近是否有可能发生山体滑坡。如有可能发生滑坡，则将进行预警，对交通路段实施交通管制。

（三） 数据库和数据查询系统

该系统也在控制中心，由数据库和各种查询软件组成。此系统的主要功能是存储数据，并及时对各种数据进行分析和查询，用来研究山区交通沿线的山体滑坡情况。数据库中有大量的历史数据，这些历史数据可以定期分析，以此寻找山体滑坡的发生是否存在规律性，从而可以更加准确的监测山体滑坡，尽可能地减少交通事故的发生，确保人民群众的生命财产不遭受重大损失。

结语：

现阶段，我国山体滑坡自然灾害多发，给山区人民，尤其是给山区交通沿线的居民造成了很大的损失。因此，很有必要对山区交通沿线的山体滑坡进行实时高精度的监测，通过提前发布预警，减少交通事故和居民财产损失。GPS-RTK技术的应用，对于监测山区交通沿线山体滑坡来说，无疑是一个创新举措。基于GPS-RTK技术的山区交通沿线山体滑坡监测系统，可以实现对山体滑坡的实时、高精度监测，该系统集GPS监测技术、计算机技术、网络技术以及无线传输技术、数据库技术于一身，相对于传统的监测技术而言，具有无可比拟的优越性，给山区交通沿线山体滑坡的监测和预报工作提供了一个新方向。（作者单位：核工业西南勘察设计研究院有限公司）

参考文献：

[1]王辰宇，章璐钰，熊英男. GPS-RTK技术在山区交通沿线山体滑坡位移监测中的应用[J]. 工程技术（技术与应用），2011（9）

[2]何秀凤，丁晓丽，华锡生等. GPS一机多天线变形监测系统[J]. 水电自动化与大坝监测，2009（3）

[3]李劲峰. GPS应用于监测岩崩滑坡[J]. 长江流域资源与环境，2008（5）