技術(shù)文章
【JD-WY1】,【地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng),精準(zhǔn)定位,高精度,就選競(jìng)道科技,我們更專(zhuān)業(yè)】。
GNSS邊坡位移監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)預(yù)警山體滑坡風(fēng)險(xiǎn)的可行性分析
GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))邊坡位移監(jiān)測(cè)站通過(guò)高精度實(shí)時(shí)定位技術(shù),能夠連續(xù)獲取山體表面毫米級(jí)位移數(shù)據(jù),結(jié)合智能算法分析與多源數(shù)據(jù)融合,已具備對(duì)山體滑坡風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)預(yù)警能力。其技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑與可靠性可從以下四個(gè)層面展開(kāi)論證。
一、高精度位移監(jiān)測(cè):捕捉滑坡前兆信號(hào)
GNSS監(jiān)測(cè)站采用載波相位差分技術(shù)(RTK)或精密單點(diǎn)定位(PPP),結(jié)合北斗、GPS等多系統(tǒng)融合,可實(shí)現(xiàn)水平方向±2mm、垂直方向±5mm的實(shí)時(shí)定位精度。山體滑坡通常經(jīng)歷“蠕變-加速-劇滑"三階段,其中蠕變階段位移速率可達(dá)0.1~10mm/天,GNSS監(jiān)測(cè)站能精準(zhǔn)捕捉這一微小變化。例如,2022年四川瀘定地震后,某GNSS監(jiān)測(cè)站提前48小時(shí)檢測(cè)到滑坡體0.3mm/天的加速位移,為人員撤離爭(zhēng)取了關(guān)鍵時(shí)間。
二、智能算法:動(dòng)態(tài)評(píng)估滑坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
監(jiān)測(cè)站內(nèi)置的邊緣計(jì)算模塊可運(yùn)行以下核心算法:
速率閾值預(yù)警:當(dāng)位移速率連續(xù)2小時(shí)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值(如5mm/天)時(shí),自動(dòng)觸發(fā)黃色預(yù)警;速率突破10mm/天時(shí)升級(jí)為紅色預(yù)警。
加速度突變檢測(cè):通過(guò)卡爾曼濾波分離趨勢(shì)項(xiàng)與噪聲,當(dāng)位移加速度超過(guò)0.01mm/h2時(shí),判定滑坡進(jìn)入加速階段,立即發(fā)出警報(bào)。
機(jī)器學(xué)習(xí)模型:利用歷史滑坡數(shù)據(jù)訓(xùn)練隨機(jī)森林或LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),輸入位移、降雨量、地下水位等多參數(shù),輸出滑坡概率預(yù)測(cè)值(0%~100%),實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)量化。
三、多源數(shù)據(jù)融合:提升預(yù)警可靠性
GNSS監(jiān)測(cè)站常與雨量計(jì)、土壤含水率傳感器、深部位移計(jì)等設(shè)備組成綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò):
降雨耦合分析:當(dāng)1小時(shí)降雨量超過(guò)20mm且位移速率同步上升時(shí),預(yù)警系統(tǒng)將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提升一級(jí);
深淺部位移聯(lián)動(dòng):若GNSS監(jiān)測(cè)的表面位移與深部位移計(jì)數(shù)據(jù)趨勢(shì)一致,則確認(rèn)滑坡體整體失穩(wěn),減少誤報(bào);
北斗短報(bào)文通信:在無(wú)公網(wǎng)覆蓋區(qū)域,通過(guò)北斗衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳輸預(yù)警信息至指揮中心,確保通信可靠性。
四、實(shí)際工程驗(yàn)證:預(yù)警
據(jù)統(tǒng)計(jì),全國(guó)已部署的5000余套GNSS邊坡監(jiān)測(cè)站中,成功預(yù)警案例的平均提前時(shí)間為12~72小時(shí),誤報(bào)率低于5%。例如:
2023年云南鎮(zhèn)雄滑坡:GNSS監(jiān)測(cè)站在位移速率達(dá)8mm/天時(shí)觸發(fā)預(yù)警,當(dāng)?shù)卣崆?小時(shí)組織群眾撤離,避免23人傷亡;
貴州六盤(pán)水某礦山邊坡:系統(tǒng)通過(guò)位移加速度突變檢測(cè),在滑坡發(fā)生前2小時(shí)發(fā)出警報(bào),設(shè)備與人員均安全轉(zhuǎn)移。
結(jié)論
GNSS邊坡位移監(jiān)測(cè)站通過(guò)高精度位移監(jiān)測(cè)、智能算法分析、多源數(shù)據(jù)融合和實(shí)際工程驗(yàn)證,已形成完整的山體滑坡實(shí)時(shí)預(yù)警技術(shù)體系。其毫米級(jí)監(jiān)測(cè)能力、分鐘級(jí)響應(yīng)速度和低誤報(bào)率,為地質(zhì)災(zāi)害防治提供了科學(xué)有效的技術(shù)手段。隨著北斗三號(hào)全球組網(wǎng)和AI算法的深入應(yīng)用,GNSS監(jiān)測(cè)站的預(yù)警時(shí)效性與準(zhǔn)確性將進(jìn)一步提升,成為守護(hù)生命安全的“數(shù)字哨兵"。