邊坡/山體滑坡安全監(jiān)測系統(tǒng)

邊坡安全監(jiān)測系統(tǒng)支持高精度、中長基線解算、多系統(tǒng)聯(lián)合解算、 GNSS各頻率組合自動最優(yōu)搜索解算，建立起邊坡位移變化數(shù)據(jù)庫，可為 分析邊坡的變形趨勢提供客觀、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)依據(jù)，為人民的生命、財產(chǎn)安全 保駕護(hù)航。

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。是繼美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GLONASS）之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。

作為一種空間數(shù)據(jù)獲取方法，衛(wèi)星定位是現(xiàn)代測繪學(xué)科的代表技術(shù)之一。以GPS為代表的GNSS測量技術(shù)出現(xiàn)后，隨即在變形監(jiān)測領(lǐng)域得到了嘗試和應(yīng)用。

我國地質(zhì)和地理環(huán)境復(fù)雜，氣候條件時空差異大，地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、危害大，是世界上地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的國家之一。為實(shí)現(xiàn)地質(zhì)災(zāi)害防治管理的科學(xué)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化和可視化，為防災(zāi)減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)，為地質(zhì)災(zāi)害防治工作質(zhì)量、效率和管理水平的提高奠定基礎(chǔ)，樂琦科技有限公司充分利用當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能傳感技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信和多媒體信息技術(shù)，自主研發(fā)設(shè)備和應(yīng)用軟件系統(tǒng)為核心，面向省、市、縣國土資源部門提供一套可靠、實(shí)用、專業(yè)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)解決方案。

設(shè)計(jì)原則

本系統(tǒng)應(yīng)用北斗、GPS 實(shí)時監(jiān)測技術(shù)對邊坡變形進(jìn)行監(jiān)測并作精密解算，從而使水平位移和垂直位移量達(dá)到毫米級乃至亞毫米級精度。系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵部件研發(fā)、軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)整體測試方案均以此目標(biāo)為核心，并綜合考量系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、易用性以及環(huán)境適應(yīng)性。軟件設(shè)計(jì)可充分滿足實(shí)時數(shù)據(jù)處理要求，并達(dá)到標(biāo)稱精度。

圖2.1 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理與分析3大部分組成。數(shù)據(jù)采集為自主研發(fā)的北斗、GPS多模多頻GNSS高精度監(jiān)測型接收機(jī)（Mos-L300），數(shù)據(jù)傳輸采用無線通訊方式，數(shù)據(jù)處理與分析為自主研發(fā)的高精度實(shí)時變形監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測軟件（QGMOSV1.0）。

監(jiān)測軟件可提供實(shí)時解以及準(zhǔn)實(shí)時解等多種解算模式，每個監(jiān)測點(diǎn)可同時輸出實(shí)時解和3 hour、24 hour等準(zhǔn)實(shí)時解，滿足數(shù)據(jù)分析中對探測精度和穩(wěn)定性等指標(biāo)的要求。

1. 系統(tǒng)遵循科學(xué)可靠、結(jié)構(gòu)合理、功能完善、經(jīng)濟(jì)適用的原則；

2. 緊密結(jié)合GNSS系統(tǒng)有關(guān)國家規(guī)范以及各行業(yè)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)理論研究與工程實(shí)踐的統(tǒng)一；

3. 采用目前國際上GNSS算法研究方面較先進(jìn)的理論成果，提高數(shù)據(jù)處理方法的效率和精度，并保證監(jiān)測系統(tǒng)精度滿足應(yīng)用需求；

4. 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、分析、輸出、存儲、報警全過程的自動化，可實(shí)現(xiàn)長期無人值守連續(xù)自動運(yùn)行監(jiān)測；

5. 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)及接口符合工程設(shè)計(jì)總體規(guī)劃，便于擴(kuò)展維護(hù)；系統(tǒng)功能豐富，可滿足不同領(lǐng)域用戶需求；

6. 人性化操作設(shè)計(jì)，保證軟件操作的便捷及穩(wěn)定。

邊坡表面變形北斗監(jiān)測系統(tǒng)控制點(diǎn)包括兩類：基準(zhǔn)站和監(jiān)測站。一般根據(jù)現(xiàn)有資料以及以往的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。觀測測站對于接收衛(wèi)星信號的能力與測站周圍的觀測環(huán)境有較大關(guān)系，監(jiān)測精度與觀測時長息息相關(guān)。所以，在點(diǎn)位選擇過程中，應(yīng)綜合考慮觀測環(huán)境等因素，選擇合適的環(huán)境與相應(yīng)的設(shè)備。

圖4.1 基準(zhǔn)站

圖4.2 監(jiān)測站

數(shù)據(jù)的采集

理論上邊坡在短期的時間內(nèi)的水平方向和垂直方向位移量為0，采用這種方法來測試北斗監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用北斗變形監(jiān)測系統(tǒng)某一監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，監(jiān)測的數(shù)據(jù)為自定義站心坐標(biāo)系，設(shè)定一段時間觀測，主要分析內(nèi)容為24小時解，3小時解，實(shí)時解。下面為采用實(shí)際項(xiàng)目監(jiān)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析。

圖7.1 軟件界面

數(shù)據(jù)分析

使用監(jiān)測站前三天數(shù)據(jù)建立起始坐標(biāo)基準(zhǔn)點(diǎn)，第四天、第五天、第六天與前三天起始坐標(biāo)進(jìn)行比較，其24hour輸出的位移量觀測坐標(biāo)水平變化小于1mm，垂直方向小于2mm。

結(jié)論

通過多個項(xiàng)目表面變形北斗監(jiān)測系統(tǒng)試驗(yàn)，以及對設(shè)備自身、安裝布設(shè)、電纜連接、系統(tǒng)采集等多方面進(jìn)行考核，系統(tǒng)總體指標(biāo)已達(dá)到國內(nèi)外同等水平，系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性優(yōu)于國內(nèi)同類水平。

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