曾弋芮
新疆大学 新疆维吾尔自治区库尔勒市 841000
摘 要：现代科技发展迅速，GPS技术在测绘领域已达普遍应用，其中GPS变形监测与定位技术所取得的精度越来越来高。GPS常在应用于测量较短基线，平差处理后待测点的点位精度能达到毫米级。我国地理条件复杂，为了防灾减灾的工作顺利进行，我国将GPS实时动态监测技术引进对于水库的滑坡监测中，本文以水库滑坡的GPS统测构网建立与数据分析为研究对象，讨论其在水库滑坡应用中的优势。
关键词：水库坝体；滑坡监测；统测构网；数据分析
1.引言
古往今来，水库大坝都是一种人们防洪控水的重要建筑物，其特殊性主要表现在以下几个方面：①作为国家重点建设保护项目，其具有巨额投资及极大利用价值，而且失事后造成灾难的严重性；②结构复杂、边界建设条件要求极高及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的不确定性和涉及内容之广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过库区大坝安全监测来实现，对其安全监测数据处理分析才能保证其安全。在这当中及时准确的处理分析变形监测数据起到了举足轻重的作用。水库滑坡可能会受水库水位调节及降雨和地震等因素影响，因此对于水库库区监测点的实时动态监测必须保持高效迅速精准的特点，GPS统测构网对于固定点的可视化监测有着举足轻重的作用。
2.GPS变形监测网及变形监测资料统计
研究区域的GPS变形监测网包含GPS A级网观测点23个，跨断层一等水准点24个。总长11.57公里。付坝以远离变形监测区的IJ04,IJ05基准点，主坝以IJ07,IJ06 ,IJ02为基准点，这些基准点所在地区地质基础比较稳定，GPS观测条件良好。变形监测主要使用的仪器设备有：Trimble 4000系列双频接受机6台和Ni002自动安平水准仪1台。基线处理采用Trimble公司提供的GPS Survey2.35版本软件和MIT的GAMIT9.97版本的科学计算软件。
3.GPS变形监测稳定性分析
3.1变形误差椭圆
假设Ⅰ、Ⅱ两期观测成果中，某一变形监测点的协方差分别为：
= 和 =
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（3-1）
两期成果的坐标差ΔX=ΔXi- ΔXi，协方差为:
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=+== （3-2）
则变形量的误差椭圆由下列元素组成：
（3-3）
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在置信水平α=95％下，变形量的置信误差椭圆参数c=2.447，其半径比由式（3-3）所确定的变形误差椭圆大2.447倍。若变形量落在该误差椭圆之外，则认为变形量在95％的置信水平下是显著的。置信误差椭圆是进行变形量显著性检验采用的一种直观方法。
3.2坐标转换
为了更好地分析变形监测点的水平和高程方向上的位移量，选取测站点北方向（Ns）、东方向（Es）和法线方向（Us）的位移量作为变形分析量。其计算公式为：
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= （3-4）
3.3变形监测网在统一基准下的平差
为了对各期GPS变形监测网资料进行全面系统的变形分析，确保分析结果的可靠性，必须对剔除各期观测数据粗差后再用统一软件重新进行处理，然后通过在统一基准下的平差，将各期变形监测成果归集到统一的基准上。根据以上对主IJ07、IJ06 、IJ02（主坝），IJ04,IJ05（付坝）五点的稳定性分析的结论，选取这五点作为GPS变形监测网的固定参考基准点。各期观测成果重新平差时，这五点的坐标认为是不变的。
3.4成果展示，如图1所示.
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图1 水库垂直形变剖面图（西段、东段）
4.水库形变监测数据分析
2019年第一期垂直形变观测成果与2020年第二期垂直形变观测成果相比，整个库区垂直变形量较小。一般在1毫米左右，最大点位变化量为-3.4毫米，为IJ13号点。库区总的水平形变面貌为继续围绕F2断层呈右旋变化库区周围点：IJ01、IJ02、 IJ03、 IJ04、IJ05、IJ06、IJ07 各点继续上期的方向移动。断层北盘向东运动，断层南盘向西运动，且量级较上期要小。主坝各点变化情况: IJ12、IJ13、IJ14主坝上的三个点呈现出与上期运动相反的方向,为东南方向,其中IJ14运动量为最大5.2毫米,但从总的量级上比较上期较小。根据以上数据分析结果，可看出水库主坝已出现连续下沉的现象，主坝中轴向东西两侧位移，实地考察后可看出水库主坝地面伴随位移出现裂缝，电站水闸往复运动量较大（2—6厘米），主坝中部（IJ13附近）呈明显下爬，变化量为+8.7毫米。本文通过建立自由网的平差模型及对数据的变形监测稳定性分析，可以看出GPS在水库滑坡变形监测中相对于传统人工动态测量的明显优势，本文为以后GPS统测构网在水库滑坡监测的数据处理提供理论参考。
作者简介：曾弋芮（1999年3月），女，本科生，测绘工程173班，学号20172202014，主要研究大地测量，工程测量。
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