浅析露天边坡变形监测技术

浅析露天边坡变形监测技术

王天宇赵海洋

浙江省测绘大队浙江杭州310030

摘要：露天采矿地市的复杂性加剧了边坡存在的风险，而边坡的存在极易造成滑坡等地质灾害的发生，进而造成巨大的生命财产损失，阻碍采矿的顺利进行。因此，对边坡的变形监测具有必要性与现实意义，能够减少边坡变形所带来的巨大威胁。本文从边坡工程监测技术出发，分析了GPS技术与其他技术相比的优势，具有极强的适用性，并且其监测精度高，因此，在边坡变形监测中的应用极广，通过监测结果，可以综合分析边坡的动态发展，采取必要的安全措施加以预防。

关键词：露天边坡；变形；监测技术；GPS技术

随着人们对矿产资源需求的增加，直接导致了矿产开采过程中边坡的存在，边坡变形加剧了开采过程中的生命财产风险，因此，为了降低边坡变形对开采的不利影响，对边坡变形的监测至关重要。对监测方法与技术的选择要结合实际情况，选择最佳的监测技术，提高监测的准确度和效率，为实际的开采工作提供重要的指导，节约边坡变形所造成的成本损失，保证开采效率。动态监测技术可以方便实时了解边坡的发展趋势，提前对危险加以预防，实现露天边坡变形监测系统的完善，确保开采的安全。

1边坡工程监测方法

边坡监测技术多样，主要包括了GPS技术、近景摄影测量与三维激光扫描等。

1.1全站仪

全站仪操作简单方便，基于其高精度、高速度、高自动化的优势，能够实现对边坡变形不同阶段的实时监测，但是由于其受到地形通视条件的制约，通常用于变形速度较大的边坡位移、裂缝等的监测，监测极易受到气候的影响，因此，应用范围有限。

1.2测量机器人

测量机器人监测系统可以实现对监测对象的自动识别，其ATR功能可以进行目标的搜寻与确定，实现不同距离与角度范围内的自动化监测，节约了人力成本。

1.3GPS技术

GPS监测技术由于其受到其他因素的影响较小，使得其监测可以实现全天候，并且监测精度高、速度快，操作简单方便，虽然该技术成本较高，但基于其对边坡变形不同阶段的三维位移监测，未来将具有广阔的应用前景。

1.4传感器

传感器通过对监测信息的电信号或其他信号转化，有效实现对信息的传输与存储，边坡监测中传感器的使用，能够观测到肉眼无法识别的信息，优化关键信息的准确性，实现良好的监测效果。

1.5近景摄影测量

作为一种非接触测量，近景摄影测量可以实现对边坡变薄状态的检测，但其拍摄需要在边坡附近选择合适的控点与监测点，除了用于边坡变形监测，还可以用于建筑物倾斜、沉降、变形、开裂的监测。

1.6三维激光扫描

三维激光扫描是一种非接触式、主动式的监测技术，可以实现被测主体的三维空间信息，监测精度高、效率高，实现了测量激光反射强度与物体色彩信息的有效融合，无接触式的边坡变形监测，更是实现了对边坡变形不同阶段的稳定性、安全性分析。

2常规方法与GPS技术在变形监测应用上的比较

常规大地测量与GPS变形监测技术相比：可以适用于不同的监测精度、不同的监测环境和不同的监测体，并且可以提供绝对变形信息。但外业工作量比较大，无法全天候作业，布点容易受到地形条件的影响，测站间需要互相通视，难以实现自动化监测。

虽然边坡监测技术多样，但是，与其他技术相比，GPS技术具有优越性，比如全天候监测、外业工作量小，受到地质地形等因素的影响比较小。GPS监测技术精度高、效率高、自动化程度高、操作简单等优势，使得其在各个领域得到了广泛的应用。虽然其他监测技术也可以进行边坡变形监测，但是其受到监测精度、环境等因素的限制，影响了这些技术的使用。GPS监测技术主要用于：滑坡、建筑物、大坝等的监测，对滑坡的监测是实现对滑坡预防与控制的重要方法；对建筑物的监测则具有精度高、效率高的优势，且监测受到其他因素的影响较小，增加了其可操作性，实时对被测实体三维坐标的监测可以保证建筑物的安全性与稳定性；对大坝滑坡的监测，不仅保证了大坝的稳定性，还可以在一定程度上实现监测过程的自动化。

3GPS技术在露天边坡变形监测中的应用

3.1监测的主要内容

监测内容主要包括了变形监测基准点的选择、GPS变形监测网的设计、GPS监测及其坐标转换、监测结果的数据处理和变形分析等内容。

变形监测点的选择要注意外界因素对监测结果的影响，既考虑当前边坡的实际情况，又要考虑边坡变形需求，因此，监测点的选择要保证其稳定性。

GPS变形监测网一般有点连式、边连式、网连式与边点混合连接几种形式，几种连接形式在实践检验下，GPS监测技术监测网多使用边连式，相邻的同步观测图形之间有且仅有一条公共基线连接，而且几何图形的强度高，具有极高的可靠性，能够满足高精度监测的需求，但实际的工作中，还需要结合边坡观测时段数等要求，来进行监测网的布局，使其发挥最佳的监测效果。

边坡数据采集时，一般在监测基点位置安装单频双频GPS信号接收器，进行基点的持续监测，核心监测点为每次2小时的监测，进行多个时间段的监测安排，普通监测点每次1小时，监测时间段为1。对于监测所获得的基线向量数据信息，通过分析，可以对变化值超过标准的位置再次监测。

GPS监测系统一般使用WGS-84坐标系，数据模式为椭球高程、经纬度等，但露天边坡变形监测中不需进行坐标等的转化，通过对观测数值的分析可以直接计算差值与变化。但在GPS技术前期工作中，必须使用其他监测技术来进行数值的计算，或者将GPS技术的监测点作为地质图纸探测点，进行两者坐标的转化，建立两者坐标的关联性，实现对边坡变形状况的监测与分析。

3.2监测露天矿山边坡变形状况的GPS系统

如图1所示，边坡变形GPS监测系统主要由数据采集、传输与处理模块构成。根据内容，数据采集可以分为监测点与基准点，需要3台GPS服务接收器来保证数据的采集，为提高监测结果的精度，一般在监测时，边坡监测部位会安装2台接收器；在数据传输阶段，将露天边坡监测现场所收集的GPS信息进行无线与有线传输相结合的方式传输；最后，对于接收到的信息，进行数据的加工与处理，由于边坡位置的一般都具有高危性，因此，这也就需要对边坡变形的监测采用持续与间断监测模式。对GPS监测系统所接收到的数据信息进行有效的分析与处理，能够实现对变形状况的有效预防与控制，并且数据的收集、传输与处理实现了高度的自动化，能够在系统内部进行实时存储，GPS系统的监控卫星可以对数据进行有效的分析，实现对边坡状态的有效控制。

图1露天边坡变形GPS监测系统

（注：黑色框为监测点GPS）

结束语：

GPS监测技术基于其多方面的应用优势，近年来在边坡变形监测中的应用越来越广，随着技术的进步，GPS监测技术的应用成本越来与低，更具有高度的可操作性、适用性。因此，在边坡变形监测工作中具有越发重要的作用，实现了对边坡变形的有效预防与控制，减少和避免了边坡变形对采矿工作的不利影响，提高采矿工作的安全性与稳定性，确保开采工作的顺利进行。

参考文献：

[1]王忠玮，朱青美，孙发丰.浅析露天边坡变形监测技术[J].经纬天地，2018（04）：66-69+76.

[2]康莉.浅析露天边坡变形监测技术[J].四川水泥，2018（02）：175.