摘要:近年来,我国多地频现由地震、降雨亦或是水库运行或者工程建设等引起的高坡变形事故,事态突变则便会有进一步导致大型滑坡和泥石流的危险,对人们的生命安全产生极大的威胁。而滑坡变形监测技术的应用,可以有效解决上述问题。对此,文章重点就于滑坡变形监测技术研究现状与展望进行研究分析,以供参考和借鉴。
关键词:滑坡变形;监测技术;研究现状;展望
引言
滑坡本质上是一种会给人们生产生活以及国民经济的整体发现带来严重威胁的地质灾害,为了有效防治滑坡以及其并发的其他灾害,我们理应主动尽可能多地获取滑坡体的变形信息,为防治措施的顺利施行奠定基础。传统的滑坡防治主要是通过群测群防的方式来获取非重点滑坡的状态信息,再辅之以另外的监测手段来获取重点滑坡的状态信息,这种方式既耗工,也难以及时得到全面系统的滑坡前期的先兆信息。因此,如何突破传统治理观念的桎梏,寻求新的滑坡变形监测技术的突破,对于今后的滑坡治理来说至关重要。
1滑坡变形监测技术进展
1.1接触式变形监测
1.1.1大地测量监测技术
应用传统大地测量技术对边坡进行表面变形监测是监测滑坡变形中最传统的技术手段,该技术主要通过应用传统测量仪器配合适当的大地测量方法实现变形监测目的。传统大地测量监测技术的理论方法成熟可靠、操作简单、观测费用相对较低,在很长一段时间内一直处在滑坡变形监测技术领域的主导地位。但该类方法易受地形条件和气象条件的限制,所需要的时间长、劳动强度高、连续观测能力差,难以达到对滑坡体进行连续监测和自动化监测的需求。测量机器人的出现大大提高了滑坡变形监测的工作效率,有效地弥补了传统测量仪器的缺点,可以在边坡工程中实现全天候复杂自然环境下自动化持续性监测,监测数据精度高、监测周期短、时效性强,在滑坡变形自动化监测方面有广泛的应用前景。
1.1.2GNSS监测技术
随着科学技术的发展和对滑坡灾害监测预警要求的不断提高,滑坡变形监测技术也在不断进步。以GPS监测技术为代表的全球导航卫星系统GNSS监测技术以其高精度、测站之间无需通视、全自动、全天候监测等优点,被广泛应用于滑坡变形监测领域。GNSS监测技术的出现使滑坡变形监测的方式由以传统的大地测量技术为核心的地面观测逐渐发展为应用卫星定位技术的空间观测。在GNSS监测技术体系中,应用最早、最广泛的就是GPS监测技术,目前已在黄河小浪底水利工程高边坡、露天矿高边坡等变形监测中得到广泛应用。但是GPS监测技术由于受自身技术特点以及滑坡监测规范要求的限制,面临着监测数据解算复杂、测量成本高、灌木密集的野外环境难以施测等困难,使得该技术应用于滑坡变形监测时还存在一定的局限性。
1.1.3内观监测与光纤监测技术
在接触式滑坡变形监测方法中,除了面向滑坡体表面变形监测的传统大地测量技术与GNSS监测技术外,还有一类监测边坡岩土体内部变形的技术—内观监测技术。通过内观监测能够直接获取滑坡体滑移层变形特征和滑带的位置信息,对滑移与错动构造类型的滑坡监测具有较好的效果。
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1.2非接触式变形监测
1.2.1近景摄影监测技术
近景摄影监测技术是非接触式监测技术中的代表性技术,该技术通过摄影测量的方法,获取近距离目标影像信息,从而确定其三维空间数据。与传统监测手段相比,近景摄影监测技术体现出了非接触式监测及信息容量高等优点。在滑坡变形监测中应用近景摄影监测技术可以快速获取滑坡变形三维空间信息,满足高位移监测精度。但是该技术在应用时易受野外地形条件的约束,其监测距离难以达到监测要求,同时面临着相机架设点位选取较难、全天候工作适应性差等问题,使其在滑坡变形监测实际应用中受到限制。
1.2.2三维激光扫描监测技术
相比之下,同样属于非接触“面”式监测技术的三维激光扫描技术凭借其自身的技术优势,开始在滑坡灾害的监测预警领域逐渐展现其关键作用。该技术可以通过高精度的扫描点云数据的形式获取滑坡体三维表面几何图形信息,快速高效地完成坡体的数字化,实现对滑坡的三维建模和虚拟重现。应用三维激光扫描监测技术对滑坡进行变形监测,无需事先埋设监测设备,可以直接快速、精确地获取滑坡体三维点云数据,通过对获取的三维“面”式点云数据进行计算和分析,可以最直接地反映滑坡体实时的、变化的、真实的形态特性。但由于受自身技术特点与监测要求的限制,三维激光扫描监测技术仍存在着海量点云数据解析困难、扫描距离受限等不足之处。
2滑坡变形监测技术发展方向
2.1多技术融合应用
当今计算机技术、空间遥感技术、地理信息技术及地球科学迅速发展,在变形监测技术领域,各种先进技术已从各自独立发展进入相互集成融合的阶段。在滑坡变形监测方面,将逐渐形成以雷达、光纤实时自动监测技术为主,配合3S融合技术与云端数据存储技术,同时对滑坡开展接触式监测与非接触监测,形成从平面到空间、由内到外、由点及面的各种监测技术优势互补的滑坡变形立体监测网络。
2.2新型仪器研发
新型监测仪器的研究与应用是滑坡变形监测技术发展的基础,应在各学科技术交叉融合的大背景下,合理应用双多基地干涉、MIMO成像等先进雷达体制,改进雷达信号处理算法,争取解决滑坡变形高精度测量与野外恶劣环境的矛盾、高分辨率成像与高帧频的矛盾、三维测量与边坡高陡的矛盾,研发出一种能够突破高精度、高时空分辨率三维形变场测量等关键技术问题的面向滑坡的雷达差分干涉测量分析仪,将雷达遥感测量技术的高精度测量能力从一维拓展到三维、从静态位移场拓展到振动场,实现对滑坡体表面微小变形和振动的时空连续监测。
2.3监测数据深度挖掘与应用
随着滑坡变形监测技术的不断发展与创新,变形监测数据已逐步发展为以多维度、高精度、高时空分辨率为特点的信息数据。滑坡变形监测领域未来的研究方向不应只局限在监测数据本身,应在获取高质量监测数据的基础上对其进行深度挖掘与应用。为了高效合理的应用监测数据,预警数据处理中心与监测仪器应进行联合建设研究,开发集形变监测、信息传输、数据分析、预警发布为一体的滑坡地质灾害监测系统,实现动态监测、快速分析、实时预警的功能,为滑坡地质灾害的监测预警提供有力保障,同时在此基础上应建立与变形监测仪器相配套数值分析方法体系,合理运用动、静力学综合分析和大测量数据反馈技术,通过变形监测数据这一表面现象,对滑坡机理进行深入分析研究,努力从根源上解决高陡岩质边坡失稳预测难的问题。
结束语
综上所述,就现阶段的情况来看,我国传统的滑坡变形监测技术已经取得了较为骄人的成果,并且也在具体的滑坡灾害治理过程中获得了一系列的突破。但是滑坡变形监测技术的成熟仍需要世人去不断开拓和更新,在学科交叉融合技术的日趋完善和进步的背景下,融合了科学家智慧结晶的新型监测仪器一件接一件地被创造出来,加之相关专业人员对监测数据合理的深度挖掘与应用,这些都将成为促进滑坡变形监测技术获得突破性进展的源动力。
参考文献:
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[3]张建坤,黄声享,李翅,陈强.GPS技术在滑坡变形监测中的应用[J].地理空间信息,2009,7(06):110-112.
论文作者:保长金
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/20
标签:滑坡论文; 技术论文; 测量论文; 数据论文; 传统论文; 信息论文; 近景论文; 《防护工程》2018年第20期论文;