青海省海东市乐都区高家湾南侧滑坡监测系统应用试点项目

青海省海东市乐都区高家湾南侧滑坡监测系统应用试点项目

朱磊

上海华测导航技术股份有限公司上海201700

摘要：地质灾害是指由于地质作用(自然的、人为的或综合的)使地质环境产生的突发的或渐进的破坏,并造成人类生命财产损失的现象或事件。地质灾害具有的隐蔽性、突发性、破坏性强等特点，给地质灾害监测带来了极大的困难。上世纪90年代以来，以3S为代表的空间信息技术的发展使地质灾害监测的方法由传统的大地测量法发展到融合计算机、GIS、光学遥感、雷达遥感和卫星空间定位等多种手段为一体的静、动态监测体系。其中，以GNSS技术为代表的卫星定位技术在地质灾害监测中发挥了重要作用。

关键词：滑坡监测；遥感；应用；系统

一、项目概述

1.1项目背景

1.2理论依据

（1）该监测系统应具备完全自动化、数据采集稳定可靠，所有系统综合分析评价科学快捷，所得到的监测数据及结果应能够为地质灾害预测预报提供依据。

（2）科学合理性原则

①监控对象的科学性和合法性，是必要的；

②监控手段的选取有高科技含量，先进的；

③监控效果准确有效。

（3）经济实用性原则

①凡是需要较大投入的监控项目都是需要经常使用的；

②凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，相互结合分析；

③所有涉及的技术手段，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案；

④所有的操作功能都采用最简洁的使用方法、做到直观方便、性能稳定以及维护简单。

（4）系统可扩展性原则

①在监控方案要求改变时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；

②系统接口开放性：系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发利用；

③系统软件系统支持其它监测设备数据分析、支持人工巡检记录等。

1.3系统建设内容

为了满足山体滑坡灾害的监测需求，本系统具备如下监测手段：

（1）滑坡体表面位移（GNSS）；

（2）滑坡体内部位移监测（测斜仪）；

（3）裂缝监测（伸缩仪）；

（4）雨量监测（雨量计）；

（5）地下水监测（渗压计）；

（6）其他（渗流、土壤含水率等等）。

1.3.1系统硬件总体设计

系统硬件由四大部分组成：

1)传感器子系统：由布置监测点上的各类GNSS组成，主要传感器采用后安装方式；

2)数据传输子系统：GNSS主机及其它传感器与控制中心通讯采用有线或无线的通讯方式；

3)数据处理与控制子系统：由布置在监控中心的小型机系统、服务器系统、数据实时自动处理与Web发布；

4)辅助支持系统：包括外场机柜、配电、防雷。

1.3.2项目具体建设内容

项目位于青海省海东市乐都区高家湾，覆盖面积较大。滑坡布设12个GNSS设备（三星），其中1个点位为基准站，其余11个点位为监测点，1个雨量计，5个水分计，4个渗压计，4个裂缝计，24个测斜仪以及2个渗流设备。

1.3.3系统软件配备

本滑坡监测系统需要应用到的软件有：HCMonitor(GNSS数据解算软件)、SIM数据采集器（各传感器数据采集软件）、HCMASS软件（网页平台软件），GNSS和GPRS模块相应调试软件。

二、GNSS自动化监测预警系统土建及设备安装部分

2.1GNSS参考点选址标准

参考站要求建立在地基稳定的地点，同时GNSS参考站场地应满足以下要求：

1、场地稳固，年平均下沉和位移小于3mm；

2、视野开阔，视场内障碍物的高度不宜超过15°；

3、远离大功率无线电发射源（如电视台，电台，微波站等），其距离不小于200m，远离高压输电线和微波无线电传送通道，其距离不得小于50m；

4、尽量靠近数据传输网络；

5、天线蹲的高度不低于2米；

6、观测标志应远离震动。

2.2各监测点选址结果

GNSS参考站

GPS基准网布设应根据滑坡体的情况而定。点位宜分布在滑坡体周围(与监测点的距离最好在3公里以内)地质条件良好、稳定、视野相对比较开阔且易于长期保存的地方，基准网点基线向量的中误差σ≤1ppm?D，当基线长度D<3km时,基线分量绝对精度≤3mm。

GNSS监测站

GNSS监测站视滑坡体的地质条件,特征及稳定状态,选择监测剖面线，布设11个监测点。

由于GNSS观测无须点间通视,所以监测点位完全可按监测滑坡的需要选定(但应满足GNSS观测条件)。

2.3供电系统施工

本监测系统全部太阳能辅以备用电源的方式进行供电以保证阴雨天下太阳能效率低情况下能够提供15天左右的备用电源。监测子系统接收的12V稳定的太阳能输出电压。

2.4通讯系统施工

本系统通讯设备主要采用无线传输方式，GNSS信号从GNSS接收机输出接入GPRS传输模块，然后通过模块的发射天线，将数据无线传入移动运营商网络中，再进入因特网，进入相应的公网IP服务器当中。

GPRS、RTU通讯方式

GPRS(GeneralPacketRadioService)通用分组无线业务GPRS(GeneralPacketRadioService)是一种基于包的无线通讯服务。它将使得通讯速率从56一直上升到114Kbps，并且支持计算机和移动用户的持续连接。较高的数据吞吐能力使得可以使用手持设备和笔记本电脑--电脑进行电视会议和多媒体页面以及类似的应用。GPRS是基于GlobalSystemforMobile(GSM)，并且能完成现有的一些服务。

2.5防雷施工

1避雷施工

地网的建设选用3根50×50×5mm热镀锌角钢为垂直地极L=1.2米，以50×5mm热镀锌扁钢互连，地极埋地深度>0.5米。由地网引1根Φ33mm热镀锌扁钢与基座连接。接地电阻小于10欧姆。

降低防直击雷接地装置接地电阻宜采用下列方法：

1.采用多支线外引接地装置,外引长度不应大于有效长度；

2.接地体埋于较深的低电阻率土壤中；

2.6机柜设备安装

GNSS基站与监测站安装设备和安装要求一致，柜内设备有太阳能控制器、GPRS模块，GNSS接收机属于一体机，已经安装在观测墩顶部的天线罩内。

传感器采用是RTU传输，供电方式是太阳能，设备布置与GNSS设备相同。

2.7控制中心安装

控制中心机房在西宁。通过已有的机房条件，我们将数据采集软件(HcSIM)、数据解算软件（Hcmonitor）、网页发布平台安装在一台服务器上。

中心平台对各系统所采集的数据、预警信息、处理结果等自动存储备份。

控制中服务器远程IP：118.213.78.59用户名：administrator密码：qh@1234

三、软件系统

3.1控制中心解算软件HCMonitor

在本工程中打开HCMonitor界面，首先添加8个传感器任务，建立两个4hour监测网并运行，待监测网解算平差后可得到如下图所示界面，在左边窗口可以看到本工程接收机情况、基线情况、监测网情况等。下面窗口可以看到监测网解算状态，中间窗口可以看到基站与监测点间成网情况。如下图

3.2采集软件（数据采集器SIM）

本软件支持GNSS、测斜仪、浸润线、裂缝计，土壤含水率等监测设备监测数据的采集与数据的上传，同时可以远程控制各监测设备，支持串口、TCP/IP等协议。

3.2.1GNSS数据采集

该GNSS自动化监测系统根据现场的滑坡体设置采集任务

设置通讯模式、读取数据文件的路径设置、采集时间间隔、是否存储这四项，其他设置默认。

配置被读取的数据文件的ID号及名称（必须与HCMonitor内测站名称相同），其他设置默认：

3.2.2本工程中SIM应用

1.点击浸润线子任务就可查看当前数据.

3.3平台软件

3.2.1MASS软件简介

HCMASS软件是一款集GPS卫星定位、计算机通信、网络传输、数据处理与管理、分析计算及新型传感器等高新技术于一体的系统工程。该软件读取HCSIM传输到数据库的信息并进行分析处理与预警。

3.2.2本工程MASS软件简介

在浏览器中输入118.213.78.59:8029，即可打开网页平台。

输入用户名：高家湾滑坡监测，密码123456进入系统，依次点击左方目录查看系统情况。

参考文献：

[1]GB/T18314-2009.全球定位系统（GPS）测量规范[S].?

[2]董龙桥.应用GPS技术进行大面积地面沉降监测[J].测绘通报，2006（2）.