水管式沉降仪的原理是什么?( 六 )


图3-6 GPS快速相对定位
由于GPS具有全球性、全天候、高精度、实时性等特点,应用GPS对地面沉降进行监测已经被广大发达国家所采用 。美国加利福尼亚州是地面沉降比较严重的地区,美国地质调查局在该地区布设GPS监测站250个,在区域上每30km一个点,重点区域加密到3km一个点,对其进行重点监测,预期监测精度达到1mm/a 。美国在其他一些地方如德克萨斯州的休斯敦地区、新墨西哥州的阿尔伯克基(Albuquerque,New Mexico)、亚利桑那州的艾弗拉河谷(the Avra Valley,Arizona)、内华达州的拉斯维加斯(Las Vegas,Nevada)、加州的萨克拉曼多-圣华金三角洲(the Sacramento-San Joaquim Delta,California)、亚利桑那州的图森盆地(the Tucson basin,Arizona)也已经建立了完善的地面沉降GPS大地监测网 。日本在1995年阪神地震后,提出建立以30km的密度全面覆盖国土的GPS观测网,拟建约1000个站,目前已建成约650个站,以加强地表的变形监测 。
据最新资料,目前GPS在平面的定位精度是5mm,在垂直方向上测高程的绝对精度是水平方向上的2~3 倍 。如果采用相对定位技术,GPS 的定位技术将达到毫米级,对于缓变性的地面沉降,GPS精度足以满足监测的需要 。因此世界上有越来越多的国家在地面沉降监测中应用了GPS技术:如意大利的波河流域和威尼斯地区、委内瑞拉西部油田、英国柴郡地区、澳大利亚拉特罗布谷地等分别建立GPS监测网对地面沉降进行全面监测 。
国内应用GPS技术监测地面沉降起步较晚 。1995年,同济大学在苏州建立了三维形变监测网,采用GPS技术开展了苏州地面沉降监测试验 。1995年,中国地震局第一地形变监测中心在天津(主要在滨海新区)布设了由18个GPS监测站组成的GPS监测试验网 。7年的监测试验表明,如果考虑到水准测量的高程传递误差和GPS测量得到坐标高程(大地高)分量的误差,那么GPS测得的高程变化与水准测量测得的变化是一致的;用GPS测得的沉降量(大地高变化量)与直接用精密水准得到的结果(正常高变化量)相当一致,两者偏差的均方根值为11.6mm/a 。
1998年,上海开始进行GPS技术监测地面沉降试验研究 。目前,已建成由4座GPS基准站、33座一级网点、110座二级网点组成的地面沉降GPS监测网 。2001年至今,上海地面沉降GPS监测网已进行了9次观测,每期实测点数为33点(一级网),同步投入6台GPS接收机,其中第3~6期同步投入10台GPS接收机,采用边连式、网连式布网 。当GPS一级网点遭破坏或者周围环境条件不宜进行GPS观测时,就近选取二级网点补充,保证每次测量GPS网的点位密度均匀 。地面沉降GPS一级网组成一个整体监测网,内业采用速率模型进行整体平差 。随着地面沉降GPS监测技术的发展和数据处理方法的不断优化,2004年后上海地面沉降GPS测量值与水准测量的差值平稳,一致性较好 。
2003年,中国地质调查局启动“华北平原地面沉降调查与监测”项目 。该项目在华北平原建设的地面沉降监测GPS网共有5座GPS基准站、152座观测墩,并完成266 点次的GPS监测 。其中,北京地区地面沉降GPS监测网络已初具规模,已实现每天观测2次 。天津地区的GPS监测工作开展也比较顺利 。河北地区的GPS观测也顺利展开,但观测频率与京津两地还存在一定差距 。
六、高分辨率遥感影像法
遥感法适用于大范围、区域性崩滑体动态监测 。根据遥感图片,利用遥感技术进行滑坡判释,根据不同时期图像变化了解滑坡的变化情况 。
随着遥感传感器技术的不断发展,遥感影像对地面的分辨率越来越高,例如:美国LANDSAT卫星(1982)的TM遥感影像对地面的分辨率为30m,法国SPOT卫星(2002)全波段影像对地面的分辨率达2.5m,美国IKNOS卫星(1999)全色影像对地面的分辨率达1m,美国QUICKBIRD 卫星(2001)全色影像对地面的分辨率高达0.61m,美国 WorldView 卫星(2007)的分辨率可以达到0.5m 。利用卫星遥感影像所反映的地面信息丰富,并能周期性获取同一地点影像的特点,可以对同一地质灾害点不同时相的遥感影像进行对比,进而达到对地质灾害动态监测的目的 。
七、三维激光扫描法
三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫描技术,又称为“实景复制技术”,是继GPS空间定位技术后的又一项测绘技术革新,将使测绘数据的获取方法、服务能力与水平、数据处理方法等进入新的发展阶段 。它将传统测量系统的点测量扩展到面测量,可以深入到复杂的现场环境及空间中进行扫描操作,并直接将各种大型、复杂实体的三维数据完整地采集到计算机中,进而快速重构出目标的三维模型及点、线、面、体等各种几何数据,而且用所采集到的三维激光点云数据还可以进行多种后处理工作 。