基于GPS在震后地质灾害的监测应用学号：20121004000 班级：060121 姓名：肖龙内容摘要我国是地震多发国家，地震对于我国部分地区人民的生命、财产、文化造成了不可估量的损失。

在地震发生后的一系列地质灾害更是对于地震的搜救、支援以及震区灾民的生命安全造成极大隐患。

因此，对于震后地质灾害的监测显得尤为重要，本文是本人结合网上的一些数据以及网上查询到的有关GPS地表位移监测步骤整理出来的在震后特殊条件下进行的GPS地表位移监测。

Our country is earthquake-prone countries, the earthquake in parts of the life of our people, property, cultural caused incalculable damage. In a series of geological disasters after the earthquake, it is for search and rescue, support and safety of victims of the earthquake zone earthquake cause great risk. Therefore, monitoring of geological disasters after the earthquake is very important, the paper is under GPS monitoring ground displacement I combined some online data and online query to the relevant GPS ground displacement monitoring step sorted out after the earthquake special conditions.1、绪论中国是一个地质灾害频发的国家,随着中国的飞速发展,大批基础设施的建设以及已牺牲环境为代价来发展经济所带来的污染与水土流失造成地质灾害大量增加,对我国局部地区的经济建设、居民生命财产安全造成了巨大损失。

在2008年的汶川5.12地震后,灾区震前的不稳定斜坡和老滑坡,在地震的作用下开始演变为滑塌类地质灾害。

部分山体的垮塌堵住水流形成堰塞湖。

这些地质灾害为我们之后的救援工作带来了极大不便，也因此引起了地方政府的高度重视。

在2008年四川省国土资源厅组织了“四川省地震灾区2008年重大地质灾害应急勘查项目”,对一部分灾害点开展地表位移监测工作。

但是因为震后灾区部分高精度的控制点遭到破坏严重,造成个别灾害点区域大、高差大、跨度大的特点,用全站仪导线或者三角测量方法、水准测量或电磁波测距三角高程法等常规大地测量方法监测作业的过程中十分困难,工作量很大,同时也很难达到相应的观测精度。

因此这就需要GPS技术对这些灾害点来开展高精度的地表位移监测工作。

因为GPS相对定位技术来说具有测站间无需通视、观测不受气候条件限制,可同时测定点的三维坐标,自动化程度高等特点，而且大量的理论也证实GPS在短距离静态相对定位中,采用GPS卫星的广播星历,其定位精度可以达到毫米级,因此，运用GPS来对震后地质灾害的监测是一种高精度高效率的方法。

2、地表位移监测2.1 工程概况本次报告的监测区域处于四川省成都市西河镇西区石河坝南侧，因为崩塌和剥蚀的作用,在场地南侧临江边造成了一个一级阶地后缘斜坡地带,其坡度达38°～62°,局部陡坎及错台较发育,属于切向斜坡。

不稳定斜坡所处高程为2100～3200米，相对高差900多米,纵向长约1390米,横向均宽约680多米,总面积约0.9平方千米,危险区面积0.7平方千米,潜在滑体总体积约3400×105立方米。

在斜坡中部出现地表裂缝、建筑物裂缝,裂缝水平向位移约4～29厘米,垂直向位移约12～300厘米。

根据调查分析,如果在暴雨及地震等特殊工况条件下,斜坡具有演变成为滑坡的可能,尤其是以前缘斜坡下部已逐渐演变为局部滑塌类地质灾害。

因为这个原因进行初步调查阶段表面位移监测同时进行初步勘探。

2.2 GPS监测网的布设（1）基准点及基准网的布设我们将该项目四个GPS基准点选在稳定基岩远离变形区，编号为J1〜J4，其中两个位于变形区的后边缘的非变形区，剩下的两个位于河右岸，基准点点位分布图见（图1）。

由四个基准点单体GPS参考网络构成。

（2）监测点及监测网的布设监测点的选择要根据当地的滑坡特点来选定，这些监测点一方面要求能够反映滑坡体整体变形方向、变形量,另一方面要能够反映滑坡体范围和变形速率。

而且每个点还要考虑接收卫星信号情况,在测点上空不能有大面积遮挡物。

然后根据实地的地形情况,在滑坡体布置一条地表位移监测剖面,并且要在滑坡后缘及侧缘、滑坡体强变形区布置地表位移监测点。

按照这些不点的要求,我们布置了s1、s2、s3....s13共13个地表位移监测点,具体的监测点点位分布示意图见（图1)。

监测网的布设采用固定两个远离变形区的基准点,分时段从西向东、从高到低观测,并联测一个基准点,形成7个独立观测环。

图一基准点及监测点位分布图（3）点的埋设在基准点、监测点上均建造GPS观测墩标,并且安装强制归心装置,建造墩标的规格为:120×40×40(cm)圆柱形,要求现场钢筋混凝土浇筑,其中地下浇筑50cm,地上浇筑70cm。

2.3 GPS数据监测网的采集及平差（1）基准网监测使用仪器为中海达V8双频GPS接收机4台观测,其基准点的观测精度要按照位系统C 级GPS精度进行，其平差计算程序采用随机软件包HD2003数据处理软件包计算。

在进行平差的时候，固定J1的WGS84坐标，进行经典自由网平差。

为了检查点位的稳定性，需要再次对该网进行检查，其较差(见表1)在允许范围内,两次平差基准未变化,基准点稳定,取用第一期观测计算结果作为基础数据使用。

点号期数X Y 大地高X较差（mm）Y较差（mm）大地高较差（mm）基准点J2 一期3432896.772608548247.7483752860.340602 —6.772 0.826 1.7 二期3432896.765836548247.7492012860.342302基准点J3 一期3433004.962030547263.4248202986.898702 —0.616 0.003 —1.400 二期3433004.961414547263.4248232986.897302表1 基准网一、二期坐标较差表2.4 多期监测数据采集及处理（1)水平位移监测①由于该不稳定斜坡平面上呈一圈椅状，其相对高差835米，纵向长约1420米，横向均宽约735米，,规模及变形范围均较大,所以这次的GPS变形监测网选择在不稳定斜坡周边稳定区域布设基准网联测的方法,采用经典自由网平差,为了保证变形分析结果的正确性每期平差都以首期基准网中J1、J2、J4三点的观测值为基准进行GPS网的约束平差,以实现各期观测值的位置基准统一,同时为避免GPS网的系统性偏差,在平差时采用了t检验法进行统计假设检验,其各期均通过检验。

②经与首期观测值比较,该不稳定斜坡总体呈现向X向平移,其X向变形量最大值位于不稳定斜坡中间的S6号监测点其X向累计变形量为39114毫米,其平均单日变形量为0174毫米，其余各监测点X向变形量详见表2。

点号X向量累计（mm）X向每天变形量（mm）点号X向量累计（mm）X向每天变形量（mm)S1 27.76 0.52 W8 25.88 0.49 S2 33.60 0.63 W9 31.15 0.59 S3 31.78 0.60 W10 24.02 0.45 S4 13.55 0.26 W11 22.81 0.43 S5 1.84 0.10 W12 30.53 0.58 S6 39.14 0.74表2 监测点X向累积量以及X向每天沉降量表2.5 沉降位移监测（1）沉降观测按C级GPS精度指标要求施测。

采用大地高代替正常高,为保证高程精度采用固定量取3次脚螺旋座到归心标志面的方法代替GPS天线垂高,从而消除了丈量天线斜高带来的天线高误差。

在变形分析时每期沉降变化均以首期测定大地高为基准进行比较。

（2）经过跟第一期的观测值相比较,在不稳定斜坡的中间沉降量较为明显,其中S6监测点的累计沉降量为-53176毫米，平均单日沉降量为-1105毫米，其中S2监测点的累计沉降量为-53125毫米，平均单日沉降量为-1118毫米，其余变形点沉降变化总的趋势不显著,各监测点累计沉降量详见表3。

点号沉降累计量（mm）沉降每天变形量（mm）点号沉降累计量（mm）沉降每天变形量（mm）S1 —23.40 —0.44 W8 —29.70 —0.56S2 —53.10 —1.00 W9 —3.30 —0.06S3 —11.10 —0.21 W10 —9.30 —0.18S4 —11.70 —0.22 W11 —23.40 —0.44S5 —9.50 —0.53 W12 —31.50 —0.59S6 —53.60 —1.01表3 监测点沉降累积量及每天沉降量统计表3、有关数据与图像数据祥参表1、2、3，基准点与监测点分布图祥参图1。

4、讨论4.1 基准点和监测点的位置GPS变形监测基准点和监测点的密度及位置的选取条件既要求能满足地质和变形分析要求，还要将基准点选在地质条件相对稳定的地方，最好是选取在基岩上,能有效地反映地壳形变,紧密地和周围的地面固联在一起,而监测点应尽量布设在地表变形的敏感地带及不稳定的待测区域。

而且进行GPS监测点位选择时,要注意让基准点和监测点应该远离电台、电视台、微波中继站等强信号源以及高压线、变压器等干扰源，而且点周围要布置无信号反射物，以免产生多路径效应。

基准点、监测点,都要建造GPS观测墩标,安装强制归心装置,以此消除对中误差,墩标应该钢筋混凝土现场浇筑。

4.2 监测网的布设在实际工作中，首先要采用单体网第一期的WGS—84坐标系为基准，在单体网内必须至少要有3个基准点，观测精度按照C级GPS点精度。

考虑到天线高量取引起的误差和单个观测数据出现问题时影响到整网的精度，同时兼顾区域地形条件、工作效益，监测网一般要采用边连接组网方式布设，并在各站上同时设站观测，共同组成一个整体网。

4.3高程的测量在变形监测中基准点、监测点都要采用强制归心装置安置仪器，以此来减少因仪器对中整平带来的误差。

但是在实际工作中不可能将基座长期埋于某一点上,因此每周期观测时都要重新安置基座,所以在每期的垂直位移监测中,仪器高的量取精度将直接影响监测精度,往往一些工程中采用直接丈量仪器斜高法,但是当安置了强制归心装置以后,仪器斜高的丈量值一般为25230厘米,其直接丈量有一定的难度,因此就需要找出一种既方便丈量,又能准确表示仪器高的丈量法，当采用电子游标卡尺量取中心连接螺丝到脚螺旋座的间距代替仪器垂高的方法时，经过多次丈量试验,其丈量精度可以达到0.1毫米。