2024-09-04
瀏覽量: 167變形監(jiān)測也稱形變監(jiān)測，就是利用先進(jìn)的儀器設(shè)備和測量方法對變形體發(fā)生的形態(tài)變化現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)對變形體的變形形態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計(jì)和預(yù)測等工作。變形監(jiān)測研究首先要得到及時(shí)精確的變形數(shù)據(jù)信息，并且盡可能地通過這些數(shù)據(jù)信息來分析研究變形的內(nèi)在規(guī)律、變形機(jī)理和外界影響，從而達(dá)到對變形體變形的影響進(jìn)行預(yù)測、預(yù)報(bào)的作用。
但是要對變形監(jiān)測進(jìn)行及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)測預(yù)報(bào)，就需要高精度、實(shí)時(shí)化的變形監(jiān)測系統(tǒng)。而GNSS技術(shù)是一種可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化測量的高精度的變形監(jiān)測技術(shù)。GNSS的全稱是全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS），泛指所有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，包括中國北斗系統(tǒng)（BDS）、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)和歐洲Galileo系統(tǒng)等全球的、區(qū)域的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
由于GNSS技術(shù)具有全天候、全時(shí)域、定位精度高、測量時(shí)間短、測站之間無須通視和可同時(shí)測定點(diǎn)位的三維坐標(biāo)等優(yōu)點(diǎn)。近年來，我國GNSS對地觀測技術(shù)發(fā)展迅速，目前主要應(yīng)用于大地測量、變形監(jiān)測、地震地質(zhì)和地球動力學(xué)研究等方面，并取得了良好的效果。
北斗GNSS技術(shù)在地質(zhì)災(zāi)害變形監(jiān)測中的應(yīng)用
地質(zhì)災(zāi)害具有極強(qiáng)的隱蔽性、突發(fā)性和破壞性。據(jù)中國地質(zhì)災(zāi)害防治工程行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，2020年1-10月份，全國共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害7771起，其中滑坡4775起、崩塌1775起、泥石流897起、地面塌陷174起、地裂縫142起、地面沉降8起，造成117人死亡、22人失蹤、56人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失49.7億元。
地質(zhì)災(zāi)害場景
傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警僅采用簡易“人防”模式。如：用尺測量災(zāi)害隱患點(diǎn)裂縫寬度，進(jìn)行數(shù)值記錄和上報(bào)。但這種方式耗費(fèi)大量人力、物力，也無法滿足長時(shí)間甚至24小時(shí)不間斷監(jiān)測，很難保證突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害事件的提前預(yù)警與及時(shí)響應(yīng)。
司南導(dǎo)航地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
GNSS高精度變形監(jiān)測技術(shù)主要基于相對定位原理，即通過在“被監(jiān)測變形體”和位于其附近的“位置信息已知的、基礎(chǔ)穩(wěn)定的參考點(diǎn)”上分別架設(shè)GNSS定位設(shè)備，采用GNSS高精度后處理差分定位技術(shù)可精準(zhǔn)計(jì)算出變形點(diǎn)相對于穩(wěn)定參考點(diǎn)間的相對位置變化，其位移精度分辨率依據(jù)數(shù)據(jù)處理算法的不同，較高可達(dá)毫米級，以此實(shí)現(xiàn)高精度變形監(jiān)測的目的。
北斗GNSS技術(shù)在大壩變形監(jiān)測中的應(yīng)用
在大壩變形監(jiān)測中，傳統(tǒng)的變形監(jiān)測是采用高精度的監(jiān)測網(wǎng)對大壩變形要素進(jìn)行監(jiān)測，但由于大壩所處地形條件的影響，導(dǎo)致監(jiān)測網(wǎng)的網(wǎng)形差和監(jiān)測點(diǎn)的位置精度不精確，影響測量的準(zhǔn)確性。這種方法的勞動強(qiáng)度很大，觀測時(shí)間較長，沒有實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測。隨著GNSS技術(shù)的出現(xiàn)，使變形監(jiān)測實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、平差計(jì)算和變形分析的連續(xù)自動化。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，利用GNSS技術(shù)進(jìn)行水平位移的監(jiān)測精度在2mm以下，高程的測量誤差在10mm以下。
司南水利水電大壩監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
北斗GNSS技術(shù)在礦山尾礦庫變形監(jiān)測中的應(yīng)用
長期以來，由于尾礦庫管理監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)不完備、監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)落后、專業(yè)監(jiān)測人員缺乏等原因，造成許多尾礦庫的運(yùn)行參數(shù)檢測誤差較大，難以及時(shí)掌控尾礦庫的各項(xiàng)安全技術(shù)指標(biāo)，這些都極大影響尾礦庫的安全管理?；贕NSS技術(shù)的高精度實(shí)時(shí)在線變形監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)在尾礦庫的實(shí)施和應(yīng)用，全面提升尾礦庫安全監(jiān)管和日常管理水平，增強(qiáng)企業(yè)、社會、政府對于尾礦庫災(zāi)害的預(yù)警響應(yīng)能力。
司南尾礦庫監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
北斗GNSS技術(shù)在露天礦邊坡安全監(jiān)測中的應(yīng)用
隨著大型金屬非金屬露天礦山的不斷開采，排土場作為一種巨型人工松散堆墊體，隨著其高度不斷加高，必然會存在嚴(yán)重的安全問題。排土場失穩(wěn)將導(dǎo)致礦山土場災(zāi)害和重大工程事故，不僅影響到礦山的正常生產(chǎn)和員工人身安全，也直接導(dǎo)致礦山蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
司南導(dǎo)航露天礦邊坡監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
GNSS邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)采用高精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠及時(shí)掌握排土場邊坡堆積區(qū)變形情況、分析變形規(guī)律、預(yù)測邊坡及滑坡可能變化的范圍及其變化趨勢，為管理者及時(shí)采取相應(yīng)的處理措施提供寶貴的參考資料，較終確保礦山企業(yè)的正常生產(chǎn)建設(shè)和人員安全。
北斗GNSS技術(shù)在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,越來越多的特大型橋梁進(jìn)入了人們的視野，橋梁結(jié)構(gòu)逐步向輕巧、纖細(xì)方面發(fā)展，與此同時(shí)橋梁的載重、跨徑和橋面寬度不斷增長，結(jié)構(gòu)型式不斷變化。這些交通基礎(chǔ)設(shè)施在人們的經(jīng)濟(jì)生活中發(fā)揮著巨大的作用。橋梁長期健康監(jiān)測是評估橋梁健康狀態(tài)、**橋梁安全、避免事故發(fā)生的重要環(huán)節(jié)。監(jiān)測橋梁形變可以有效反映橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀況，為管理部門提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
司南導(dǎo)航大型橋梁監(jiān)測系統(tǒng)模擬場景圖
北斗GNSS技術(shù)在地表沉降變形監(jiān)測中的應(yīng)用
隨著金屬非金屬礦山開采時(shí)間的增長，地下采空區(qū)規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，采空區(qū)的支撐條件進(jìn)一步惡化，嚴(yán)重威脅著礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境安全、深部礦體采礦生產(chǎn)的安全以及地表人民生活的安全。司南導(dǎo)航地表沉降自動化監(jiān)測系統(tǒng)以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航高精度定位技術(shù)與地下水、降雨量等多種傳感器監(jiān)測技術(shù)結(jié)合實(shí)施，便于企業(yè)和安全監(jiān)管部門實(shí)時(shí)掌握礦區(qū)地表沉降狀況和安全現(xiàn)狀，從而**深部礦體安全開采及礦區(qū)內(nèi)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。
司南地表沉降監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
北斗GNSS技術(shù)在高層建筑安全監(jiān)測中的應(yīng)用
高層建筑雖有優(yōu)勢，但同時(shí)也有著一系列的弊端。較受人關(guān)注的一點(diǎn)，就是高層建筑的安全性。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，之前發(fā)生過高樓倒塌的事故不計(jì)其數(shù)。很多高樓在建造過程中一味地追求美觀，從而會影響到樓房的質(zhì)量。
司南高層建筑安全監(jiān)測系統(tǒng)作用場景圖
高層建筑安全監(jiān)測系統(tǒng)是通過高精度衛(wèi)星定位系統(tǒng)GNSS、數(shù)字化傾斜儀、數(shù)字化裂縫計(jì)、數(shù)字化靜力水準(zhǔn)儀等監(jiān)測設(shè)備，對高層建筑的位移、偏擺、沉降、傾斜、裂縫、應(yīng)力應(yīng)變等形變數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回監(jiān)測數(shù)據(jù)平臺“司南云”，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測建筑的形變情況，
結(jié)束語
GNSS以其實(shí)時(shí)、高精度、全天候、不受通視條件限制和自動化觀測程度高等優(yōu)點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)工程和地殼形變及災(zāi)害變形監(jiān)測中的應(yīng)用提供了高質(zhì)量的保證，實(shí)踐證明，GNSS在變形監(jiān)測中的應(yīng)用是一種值得采用的有效手段，這對彌補(bǔ)傳統(tǒng)的監(jiān)測方法的不足有重要意義。隨著我國北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的投入使用與完善，GNSS技術(shù)在我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中必將有更廣闊的發(fā)展前景。
